Kan dagens måne Titan vara resultatet av en kollision

 

Bild wikipedia Titan är Saturnus största måne och den näst största månen i solsystemet ovan avbildad av Cassini-farkosten i december 2011. Ett tjockt lager av organiskt dis döljer permanent Titans yta från synligt ljus.

SETI-institutets studie använde datorsimuleringar för att avgöra om en extra måne en gång kommit tillräckligt nära Saturnus för att bilda dess ringar. Det mest sannolika utfallet är en kollision av en annan måne med Titan. Saturnus lilla, missbildade, ständigt tumlande måne Hyperion har sin bana låst med Titans och kan vara denna. 

Bild  wikipedia NASA / JPL / SSI / Gordan Ugarkovic - http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07761Färgstärkt mosaik av Saturnus måne Hyperion. Bestående av flera smalvinklade ramar och bearbetad för att matcha Hyperions naturliga färg. Tagen under Cassinis förbiflygning av denna knöliga måne den 26 september 2005.

"Hyperion är den minsta av Saturnus större månar och den gav oss den viktigaste ledtråden om systemets historia," beskriver SETI-institutets forskare Matija Ćuk. "I simuleringar där den extra månen blev instabil förlorades Hyperion ofta och överlevde bara i sällsynta fall. Vi insåg att Titan-Hyperion-låset är relativt ungt endast några hundra miljoner år gammalt. Detta dateras till ungefär samma period som den extra månen försvann. Kanske klarade inte Hyperion denna omvälvning utan är resterna av den. Om den extra månen smälte samman med Titan skulle den sannolikt producera fragment nära Titans omloppsbana och då precis där Hyperion nu finns."

Modellen antyder att Titan bildades genom en sammansmältning mellan två tidigare månar. En "Proto-Titan", nästan lika stor som Titan är i dag och en mindre "Proto-Hyperion." Denna sammansmältning kan förklara Titans få nedslagskratrar, som då skulle ha raderats i processen. Titans excentriska bana, som nu snabbt blir rundare, antyder en nyligen störning från Proto-Hyperion. Innan sammansmältningen kan Proto-Titan ha liknat Jupiters måne Callisto vilken är översållad av kratrar och utan atmosfär. SETI-institutets  team fann även att Proto-Hyperion innan dess försvinnande hade en luyande bana kring Saturnus avlägsna måne Iapetus vilket löste ett annat långvarigt mysterium.

Titan bildades genom att två månar slog samman anser man nu. Men varifrån kommer Saturnus ringar? Medlemmar av SETI-institutets team föreslog för över tio år sedan att ringarna är skräp från kollisioner mellan medelstora månar närmare Saturnus. Denna idé stöddes senare av simuleringar från University of Edinburgh och NASA Ames Research Center. forskare där visade att det mesta av skräpet efterhand återbildas till månar medan en del av skräpet skulle spridas inåt för att bilda ringar.

I flera år trodde man att denna inre månkollision utlöstes av solen. Men ny forskning visar att det är ytterligare ett resultat av Titan-sammanslagningen. Titans excentriska bana kan destabilisera inre månar en situation som kallas omloppsresonans, där banor linjeras och gravitationspåverkan ökar. Även om det är osannolikt som en slump, skapar Titans expanderande bana ibland dessa förhållanden. Resultatet för de mindre månar som drabbas kan bli katastrofalt: deras banor förlängs vilket leder dem mot kollisioner med grannmånar. Även om tidpunkten för denna andra katastrof är oklar, måste den ha inträffat efter Titans sammansmältning vilket stämmer överens med ringarnas uppskattade ålder på cirka 100 miljoner år.

NASAs Dragonfly-uppdrag, som anländer till Titan år 2034, kan testa hypotesen. Den kärnkraftsdrivna oktokoptern som medföljer kommer att analysera ytans geologi och kemi. Dragonfly kan då avslöja om det finns bevis för att Titan uppstod från en massiv månkollision för en halv miljard år sedan.

Studien finns att läsa på Planetary Science Journal och preprinten finns tillgänglig på arXiv: 

CDG-2 är en av de mörkaste galaxerna därute

 

Bild NASA Den ytligt svaga ljusstyrkan från CDG-2 ses inom den streckade röda cirkeln till höger vilken  domineras av mörk materia och innehåller endast en gles spridning av stjärnor. Den fullständiga bilden från NASAs Hubble-teleskop finns till vänster. NASA, ESA, Dayi Li (UToronto); Bildbehandling: Joseph DePasquale (STScI)

CDG-2, kan vara bland de mest mörkmateriadominerade galaxer som någonsin upptäckts. (Mörk materia är en osynlig form av materia som varken reflekterar, avger eller absorberar ljus.) 

Att upptäcka så svaglysande galaxer är svårt. Med hjälp av avancerade statistiska tekniker identifierade dock David Li vid University of Toronto, Kanada och hans team 10 tidigare bekräftade galaxer med svag ljusstyrka och två ytterligare mörka galaxkandidater genom att söka efter täta grupper av klotformiga stjärnhopar, kompakta, sfäriska stjärngrupper som vanligtvis kretsar kring ordinära galaxer. Dessa kluster kan signalera närvaron av en svaglysande i mörker dold stjärnpopulation.

För att bekräfta en av kandidaterna som mörk galax använde astronomerna tre observatorier: NASAs Hubble Space Telescope, ESA:s (Europeiska rymdorganisationen) Euclid rymdobservatorium och det markbaserade Subaru-teleskopet på Hawaii. Hubbles högupplösta avbildning avslöjade en närliggande samling av fyra klotformade hopar i Perseus-galaxhopen, 300 miljoner ljusår bort. Uppföljande studier av insamlad Hubble-, Euclid- och Subaru-data visade ett svagt, diffust sken runt stjärnhoparna vilket är starka bevis på en underliggande galax.

"Detta är den första galaxen som upptäckts enbart genom sin klothoppopulation," beskriver Li. "Under vanliga  antaganden representerar de fyra hoparna hela den klotformade hoppopulationen på CDG-2." Preliminär analys tyder på att CDG-2 har ljusstyrkan av ungefär 6 miljoner solliknande stjärnor, där de klotformade stjärnhoparna står för 16 % av dess synliga innehåll. Anmärkningsvärt nog verkar däremot 99 % av dess massa, som inkluderar både synlig materia och mörk materia bestå av mörk materia. Mycket av dess normala materia för att möjliggöra stjärnbildning  främst vätgas  försvann här sannolikt genom gravitationsinteraktioner med andra galaxer inne i Perseus-hopen.

En  artikel som beskriver detta vetenskapliga fynd publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters 

En saknad länk i galaxbildning är hittad

 

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Rohan Naidu (MIT); Bildbehandling: Joseph DePasquale (STScI).  James Webb Space Telescope visar galaxen MoM-z14 som den såg ut i det avlägsna förflutna, 280 miljoner år efter big bang.

Ett team på 48 astronomer från 14 länder under ledning från University of Massachusetts Amherst har upptäckt en population av dammiga, galaxer där stjärnbildning pågår vid universums yttersta kanter en miljard år efter Big Bang som tros ha inträffat för 13,7 miljarder år sedan.

Galaxerna kan representera en ögonblicksbild i galaxens livscykel, där nyligen upptäckta ultraavlägsna ljusa galaxer bildade för 13,3 miljarder år sedan kopplas samman med tidiga "stilla", (där stjärnor slutat bildas)  galaxer cirka 2 miljarder år efter Big Bang. Upptäckten utmanar nuvarande universumsmodeller. Studien publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters, och visar ett steg för att revidera kosmisk historia. 

"Min forskning handlar om att försöka identifiera och förstå en population av sällsynta, dammiga stjärnbildande galaxer vilka först upptäcktes i slutet av 1990-talet," beskriver Jorge Zavala, biträdande professor i astronomi vid UMass Amherst och studiens huvudförfattare.

En del av det som gör dessa galaxer så svåra att studera är dammet, som absorberar UV och synligt ljus, vilket i princip gör dem osynliga för teleskop som är beroende av UV och synliga delar av spektrumet.

Men med uppfinningen av submillimeterteleskop, som kan se ljus med längre våglängder, kunde astronomer plötsligt lysa in i de dammiga delarna av universum som tidigare varit mörka för teleskop. När dammet absorberar UV och synligt ljus skapar det också värme  strålande infraröd energi som är synlig för dessa teleskop. Zavala och hans medförfattare förlitade sig på Atacama Large Millimeter/sub Millimeter Array (ALMA)-teleskopet i Chile för att kunna identifiera en population på cirka 400 ljusa, dammiga galaxer. De använde sedan närinfraröda observationer gjorda av NASAs nyligen uppskjutna James Webb Space Telescope för att lokalisera cirka 70 svaglysande dammiga galaxkandidater vid universums kant, varav merparten aldrig tidigare hade setts. Genom att gå tillbaka till ALMA-data och "stapla" observationerna kunde teamet bekräfta att dessa dammiga galaxer bildades för nästan 13 miljarder år sedan.

Även om den tekniska kunskap som krävs för att göra denna upptäckt i sig är nyhet i sig handlar upptäckten mer för vår förståelse av universums historia.

"Dammiga galaxer är massiva galaxer med stora mängder metaller och kosmiskt stoft," beskriver Zavala. "Dessa galaxer är mycket gamla vilket betyder att stjärnor bildades i det tidiga universum, tidigare än vad våra nuvarande modeller förutspår."

Dessutom verkar det som att galaxerna Zavala och hans team hittade är relaterade till två andra uppsättningar av sällsynta, anomala galaxer: de ultraljusa, stjärnbildande galaxer som bildades strax efter Big Bang (nyligen upptäckta av JWST), och mycket äldre, massiva "vilande" galaxer, där det nästan inte bildas stjärnor längre.

"Det är som om vi nu har ögonblicksbilder av livscykeln för dessa sällsynta galaxer," noterar Zavala. Men Mer forskning för att bekräfta  om Zavalas och hans teams hypotes stämmer, både att våra nuvarande astronomiska modeller av universums bildning saknar något och att stjärnbildningen skedde tidigare i universums utveckling än man tidigare trott.

Zavala påpekar att denna forskning inte hade varit möjlig utan samarbete mellan forskare och institutioner från hela världen, inklusive finansiering från USA:s National Science Foundation.

Ljusshow i äggnebulosan

 

Bild wikipedia RAFGL 2688, (Äggnebulosan).

Äggnebulosan är belägen cirka 1 000 ljusår bort i stjärnbilden Cygnus. Det är den första, yngsta och närmaste preplanetära nebulosan som upptäckts. (En preplanetär nebulosa är ett föregångarstadium till en planetarisk nebulosa, som är en struktur av gas och damm bildad från de utkastade lagren från en döende, solliknande stjärna. Termen är missvisande, eftersom planetariska nebulosor inte är relaterade till planeter.)

Äggnebulosan erbjuder en sällsynt möjlighet att testa teorier om stjärnutveckling i sent stadium. I ovan tidiga skede lyser nebulosan genom att reflektera ljus från sin centrala stjärna, som driver ut genom ett polärt "öga" i det omgivande dammet. Detta ljus kommer ut från en dammig skiva. Damm som drevs ut från stjärnans yta för bara några hundra år sedan.

Två strålar från den döende stjärnan lyser upp, (se ovan) snabbt, rörliga polarlober som genomborrar en långsammare, äldre serie koncentriska bågar. Former och rörelser antyder gravitationsinteraktioner med en eller flera dolda följeslagarstjärnor, alla begravda djupt i den tjocka skivan av stjärnstoft (damm och gas).

Stjärnor som vår sol släpper från sig sina yttre lager när de gör sig av med sitt väte och heliumbränsle. Den exponerade kärnan blir så så het att den joniserar omgivande gasen då ger de lysande skal som ses i planetariska nebulosor som Helix, Stingray och Butterfly-nebulosorna. Den kompakta Äggnebulosan befinner sig däremot fortfarande i en kort övergångsfas betecknat som det preplanetära stadiet. Ett stadie bara varar några tusen år. Detta gör det till en idealisk tid för astronomer att studera utkastningsprocessen medan nebulosan är i detta stadie i sin utvecklingsfas istället för det som komma skall som supernova. a

Bågar, lober och det centrala dammolnet härrör troligen från en koordinerad serie av ännu dåligt förstådda händelser i den kolberikade kärnan av den döende stjärnan. Åldrade stjärnor som denna smider och släpper ut  damm som så småningom blir till framtida stjärnsystem, såsom vårt eget solsystem, där  jorden och de andra stenplaneterna mm för 4,5 miljarder år sedan bildades.

Hubble-teleskopet varifrån bild kommer har varit i drift i över tre decennier och fortsätter att göra banbrytande upptäckter som formar vår grundläggande förståelse av universum. Hubble är ett internationellt samarbetsprojekt mellan NASA och ESA (Europeiska rymdorganisationen). NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, ansvarar för teleskopet och missionsverksamheten. Lockheed Martin Space, baserat i Denver, stödjer också uppdragsverksamheten vid Goddard. Space Telescope Science Institute i Baltimore, som drivs av Association of Universities for Research in Astronomy, utför Hubble-vetenskapliga operationer för NASA.

@NASAHubble

@NASAHubble

En stjärnas direktkollaps resulterade i ett svart hål

 

Bild wikipedia på Andromedagalaxen där händelsen skedde.

En massiv stjärna i Andromedagalaxen har kollapsat direkt till ett svart hål utan att explodera som en supernova, enligt ny forskning ledd av Columbia Astronomy-fakultetsmedlemmen Kishalay De. Upptäckten har publicerats nyligen i Science. 

  Upptäckten ger några av de tydligaste observationsbevisen hittills för ett länge existerad teori, fenomenet "direkt kollaps."

Stjärnan det handlar om är betecknad M31-2014-DS1 och var en superjätte med låg nivå av våtgas belägen cirka 2,5 miljoner ljusår bort i Andromedagalaxen. Från början ungefär 13 gånger större än vår sols massa och senare reducerad till ungefär fem solmassor efter att ha släppt ifrån sig materia genom starka stjärnvindar blev stjärnan efterhand ljusare i det infraröda fältet under flera år innan den bleknade dramatiskt och försvann och lämnade efter sig ett skal av damm. Istället för att producera en briljant supernova verkar dess kärna ha kollapsat totalt inåt och bildat ett svart hål.

De och hans medarbetare upptäckte händelsen genom att gå igenom arkivdata från NASAs NEOWISE-uppdrag som genomfört den största undersökningen hittills av variabla infraröda källor i Vintergatan och närliggande galaxer. Vägledda av teoretiska förutsägelser från 1970-talet om att en misslyckad supernova skulle lämna ett svagt infrarött sken av dammiga utkastningar. Teamet identifierade den ovanliga, ihållande blekningen av M31-2014-DS1 som ett tecken på direkt kollaps. 

"Stjärnor med massa som M31-2014-DS1 har länge antagits alltid explodera då deras bränsle och tid är ute," beskriver De. "Det faktum att M31-2014-DS1 inte gjorde det tyder på att huruvida en stjärna exploderar som en supernova eller inte kan bero på komplexa, kaotiska, interaktioner djupt i dess kärna."

Upptäckten utmanar de vanliga antagandena om hur massiva stjärnor kollapsar och antyder att tysta kollapser till svarta hål kan vara vanligare än man antagaget vilket omformar astronomers förståelse av stjärndöd i universum.

Det kan förklara hur metan försvinner i Jordens stratosfär

 

Bild https://www.washington.edu  Forskare vid University of Washington har utvecklat en metod för att kvantifiera metanförlusten i stratosfären vilken börjar runt 10 km höjd från jordytan. Foto: iStock

Metan är en kraftfull växthusgas med starkt värmefångande egenskaper. Även om det finns mindre metan i atmosfären än koldioxid som är den främsta växthusgasen, tillskriver forskare metan till 30 % som den moderna globala uppvärmningen. Observationer visar att metannivån i atmosfären har ökat över tid, men faktorerna som driver förändringarna i ansamlingshastighet är fortfarande oklara.

Metan stannar kvar i atmosfären i ungefär 10 år innan det bryts ner och försvinner. Forskare vill veta hur mycket metan som försvinner över tid för att kunna bedöma vilken procentandel av utsläppen som ackumuleras i atmosfären, men processen för metanförsvinnande och förhöjande är svår att mäta. Historiskt har forskare förlitat sig på kemi-klimatsimuleringar för att förutsäga metanförändring men noggrannheten i detta tillvägagångssätt är omdebatterad.

I en ny studie från University of Washington presenteras ett värde för metanförsvinnande i stratosfären  Stratosfären är andra lagret i jordens atmosfär och mätresultatet görs med satellitdata. Detta värde, det första härlett från observationsmetoder, är högre än vad de tidigare modellerna indikerade vilket tyder på att mer metan bryts ner i stratosfären än man tidigare trott.

I studien analyserade Qiang Fu, professor i atmosfärs- och klimatvetenskap vid UW och Cong Dong,  doktorand vid UW i sitt laboratorium, offentligt tillgänglig satellitdata från 2007 till 2010 för att få fram ett nytt värde för metanminskning i stratosfären och fann att resultaten både bottom-up- och top-down-resultat var nästan identiska.

"Det förbättrade vårt förtroende för metanbudgeten och obalansuppskattningarna, som avgör förändringen i metannivåerna i atmosfären," beskriver Fu.

Det är inte heller den enda fördelen. Metanreaktioner i stratosfären skapar vattenånga, en annan växthusgas och det påverkar ozon negativt vilket påverkar det skyddande ozonskiktet. Forskningsresultatet kommer att hjälpa forskare att förstå betydelsen av dessa relaterade reaktioner.

"Totala metanutsläpp och borttagning är höga värden. Deras skillnad, eller obalans, är ett litet men avgörande värde. Det bestämmer metantrender över tid," beskriver  Fu vilken ledde studien som är publicerad i Proceedings of theNational Academy of Sciences  den 9 februari 2026.

NASA’s Roman Mission kommer snart ge oss ny kunskap om universum.

 

Bild wikipedia Nancy Grace Roman Space Telescope, Teleskopet planeras skjutas upp under 2026-27.

Romans High-Latitude Wide-Area Survey är ett av uppdragets tre kärnobservationsprogram. Det kommer att täcka och undersöka mer än 5 000 kvadratgrader (ungefär 12 procent av himlen) på knappt ett och ett halvt år. Roman kommer att se  långt in i dammet i vår Vintergata (det är vad "höglatitud"-delen av undersökningsnamnet betyder) (teleskopet söker inom det ultraröda fältet) och se ut ur galaxen istället för genom den och få den klaraste vyn av det avlägsna kosmos.

"Denna undersökning kommer att bli en spektakulär karta över kosmos och första gången vi har Hubble-kvalitetsbilder över ett stort område av himlen," beskriver David Weinberg, professor i astronomi vid Ohio State University i Columbus, som spelade en stor roll i utformningen av undersökningen. "Även en enda pekning med Roman kräver en hel vägg med 4K-tv-apparater för att visa resultatet i full upplösning. Att visa hela höglatitudsundersökningen på en gång skulle kräva en halv miljon 4K-TV-apparater, tillräckligt för att täcka 200 fotbollsplaner."

Arbetet kommer att kombinera avbildningens och spektroskopins krafter för att avslöja mångfalt av galaxer utspridda över kosmisk tid. Astronomer kommer att använda resultatens data för att utforska osynlig mörk materia vilken endast kan upptäckas via dess gravitationseffekter på andra objekt, samt mörk energis natur vilken verkar påskynda universums expansion.

"Kosmisk acceleration är det största mysteriet inom kosmologin i dag och kanske i hela fysiken," beskriver Weinberg. "På något sätt då vi når skala på miljarder ljusår är det gravitationen som ökar expansionen snarare än saktar ner den. Det romerska framtida vidsträckta undersökningsmöjligheterna  kommer att ge viktiga nya ledtrådar för att hjälpa oss lösa detta mysterium eftersom den gör att vi kan mäta den kosmiska strukturens historia och den tidiga expansionshastigheten mycket mer exakt än vi kan idag."

För än mer vad som detta teleskop förväntas kunna ge oss för kunskap följ denna länk från NASA.