Ensamma planeter därute i ingenting

 

Fria planeter utan ett solsystem strövar omkring i universum på egen hand.

Astronomer vet väldigt lite om dessa ensamma världar i mörkret därute.  Men en nyligen gjord upptäckt kan hjälpa dem att lära sig mer om dessa planeter. Med hjälp av data från flera teleskop över hela världen upptäckte ett team astronomer tecken på minst 70 ensamvandrande planeter i Vintergatan. Upptäckten beskrevs i en studie nyligen publicerad i tidskriften Nature Astronomy.

Det var med hjälp av rymdteleskopet Kepler som lanserades 2009  och avslutades efter bränslebrist  2018  ägt av NASA som undersökningen  gjordes med syfte att finna  planeter som dessa. Första objektet hittades för snart 10 år sedan 2012, planeten CFBDSIR2149 en brun dvärg befinnande sig  cirka 100 ljusår från jorden.

Det kan finnas gott om ensamma planeter i Vintergatan men dessa nomader är svåra att hitta eftersom de praktiskt taget inte avger något ljus och inte alltid passerar framför en stjärna från vår synvinkel sett på jorden. Men forskarna hittade minst 70 planeter  av detta slag och ca 170 planeter som kan vara planeter vid den undersökning som nu publicerats. Teamet fann dem   i en stjärnbildande region belägen inom stjärnbilderna Skorpionen och Ormbäraren.

De upptäckes  genom mikrolensering. Metoden innebär att man använder ett objekt i bakgrunden som en förstoringslins när ett förgrundsobjekt rör sig framför det vilket då ger resultat att ljuset från bakgrundsobjektet   böjs vilket då avslöjar en planets kropp. Något som även borde göra det möjligt att söka efter den, som vissa, anser finns, planet 9 i vårt eget solsystem (min anm.). 

För ytterligare om dessa ensamma objekt därute se medföljande länk här. 

Bild från vikipedia på den nämnda bruna dvärgen som var den första friflytande planet som hittades. Texten till bilden är "Den lilla dimblå pricken i mitten av denna bild (klicka för att förstora) fångas av SOFI-instrumentet på ESO: s New Technology Telescope vid La Silla Observatory och visar den fritt flytande planeten CFBDSIR J214947.2-040308.9, i infrarött ljus". Jag förstår dig som undrar varför en brun dvärg här är dimblå. Därför tog jag med texten till bilden från vikipedia (min anm.). OBS bilden är redan förstorad så den som den står lilla dimblå pricken är större här än på vikipedia.

En gång fanns en atmosfär på Merkurius.

 

Merkurius är den innersta och minsta planeten i solsystemet. Den har en omloppstid runt solen av ungefär 88 dygn. Ytan är ganska lik månens, täckt av kratrar. Här finns ingen atmosfär och yttemperaturen varierar mellan –173 grader Celsius i botten av kratrarna vid polerna och +427 grader Celsius på de varmaste platserna på solsidan Planetens består av en järnrik kärna täckt av  en stenig mantel vilket tyder på att planeten haft ett magmahav tidigt i sin utveckling.

Liksom all vätska under extrem hetta har detta hav avdunstat. Vätskan i detta hav bestod inte av vatten eller etan eller liknande vätskor. På  Merkurius var temperaturen sannolikt så hög att ångan bestod av förångad sten.

I en ny studie publicerad i The Planetary Science Journal modellerade Noah Jäggi med kollegor hur avdunstningen av ytan av detta magmahav bildade en atmosfär som sedan över tid avdunstade ut i rymden men som även förändrade Merkurius sammansättning och som nu gör att vi frågar oss hur måttligt flyktiga element som natrium kan ha ackumulerats på Merkurius yta.

Resultatet av studien var överraskande berättade Jäggi, doktorand vid Universitetet i Bern. Tidiga planetariska magmahav är inte ovanliga på en planet förklarade Lindy Elkins-Tanton, chef för School of Earth and Space Exploration vid Arizona State University. "Vi tror att alla steniga planeter haft ett eller flera sådana magmahav efter sitt bildande. Effekterna av ackrettionen  i slutet av planetbildning är just så energirik planeten  smälter ner till något djup."

I både det flyktiga och icke-flyktiga fallet avdunstar magmahavet och bildar en atmosfär. Molekyler i denna  kan därefter fly från atmosfären på ett av fyra sätt – plasmauppvärmning från solvindens laddade partiklar; fotoevaporation från extremt högenergirika solfotoner som röntgenstrålar eller ultravioletta fotoner från solens övre atmosfär som skapar ett utflöde av gas (även kallad hydrodynamisk flykt); Effekten där särskilt höghöjdsmolekyler med låg massa, glider ut från toppen av atmosfären innan de stöter på en annan molekyl och en molekylär kollision sker och fotojonisering blir resultatet att högenergifotoner producerar joner som flyr från planeten på olika sätt.

 

Teamets modell fann att av de fyra potentiella flyktmekanismerna var och en var möjliga för atmosfärförlusten. Den mest troliga gav en effekt som ledde till massförluster från 1 miljon till 4 miljarder kilo per sekund, sade Jäggi, allt beroende på hur effektivt det atmosfäriska innehållet värms upp och hur mycket strålning som producerades av den tidiga solen.

Men viktigast av allt, den totala förlusten av massa från de två mycket olika atmosfärteorier som testades - flyktiga och icke-flyktiga - befanns vara ganska lika. Med tanke på massförlusten var modellens resulterande tidsskala för effektivt kemiskt utbyte av den inre atmosfären mindre än 10000 år,

Bild vikipedia som visar en storleksjämförelse mellan de inre planeterna (Merkurius, Venus, jorden och Mars).

Magnetosfär hittad runt en exoplanet.

 

Magnetosfären runt Jorden är oerhört viktig som skydd mot kosmisk strålning inklusive solens farliga uvstrålning för oss människor. Ja livet överhuvudtaget på Jorden. Se mer om detta i mitt inlägg av den 24 dec.

Nu har den första exoplaneten därute med  en magnetosfär detekterats. Det gör planeten högintressant för ytterlig undersökning. Det var ett internationellt team av astronomer vilka använde data från rymdteleskopet Hubble med syftet att leta efter signaturen av magnetfält runt planeter utanför vårt solsystem som upptäckten gjordes.

Fyndet beskrivs i en artikel i tidskriften Nature Astronomy. Ett magnetfält förklaras bäst från observationerna i en region av laddade kolpartiklar som omger denna planet och som visar sig strömmande bort från den i en lång svans. Magnetfält spelar en avgörande roll även för att skydda planeters atmosfär så förmågan att upptäcka exoplaneters magnetfält är ett viktigt steg mot att bättre förstå om  främmande världar kan ha liv livsformer vilket med vår nuvarande kunskap fodrar en magnetosfär i skyddande syfte runt planeten.

Exoplaneten är en planet med en magnetosfär (den första som upptäckts ha detta)  HAT-P-11b (Kepler-3b), en planet i Neptunus storlek vilken finns 123 ljusår från jorden i riktning mot svanens stjärnbild. Hubble undersökte skuggan av planeten då den passerade framför sin sol sex gånger i vad som kallas dess "transit". Observationerna gjordes i det ultravioletta ljusspektrumet vilket är precis bortom vad det mänskliga ögat kan se.

"Även om HAT-P-11bs massa endast är 8% av Jupiters tror vi att exoplaneten mer liknar en mini-Jupiter än en Neptunus", säger Ballester adjungerad forskningsprofessor vid University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory. "Den atmosfäriska kompositionen vi ser över HAT-P-11b tyder på att ytterligare undersökning behövs för att förfina aktuella teorier om hur vissa exoplaneter bildas." Hur vissa planeter får en magnetosfär (min anm.).

 

Hubble upptäckte här koljoner – laddade partiklar som interagerar med ett magnetfält – som omger planeten en magnetosfär. En magnetosfär är en region runt ett himmelskt objekt (såsom jorden) som bildas genom objektets interaktion med solvinden  i ett solsystem. "Det här är första gången signaturen av en exoplanets magnetfält har upptäckts direkt över en planet utanför vårt solsystem", säger Gilda Ballester.

 

Bild vikipedia på en skiss över Jordens magnetosfär. Solvinden är riktad från vänster till höger.

Psyche kommer fram till Psyche i asteroidbältet 2026.

 

Psyche är en asteroid som ingår i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Den är troligen en metallkärna som aldrig blev en planet. Dess diameter är 222 km.

Namnet Psyche är nu även på en rymdfarkost vars uppdrag är inriktat på att lanseras under augusti 2022 med syftet att besöka och undersöka asteroiden med samma namn. Rymdfarkosten Psyche anländer till asteroiden 2026 för ett 21 månaders vetenskapligt studium av asteroiden. I  uppdraget ingår att analysera ljusets spektrum som reflekteras från asteroiden.

Forskare antar sedan länge att asteroiden Psyche är ovanligt rik på metall. "Om det visar sig att den är en del av en metallkärna skulle den vara en av den allra första generationen av tidiga kärnor i vårt solsystem", säger Lindy Elkins-Tanton vid Arizona State University,  huvudutredare och ledare av Psyche -uppdraget.

– Men vi vet inte säkert detta och vi vet inget säkert förrän vi kommer dit. Vi vill ställa primära frågor om materialet som byggde upp planeter. Vi är fyllda med frågor men har inte många svar. Det blir verklig utforskning."

En spännande tid väntar när uppdraget kommer igång (min anm.) vad kommer man att upptäcka  och vilka slutsatser kommer att dras.

Bild vikipedia. En målning visande hur det kan se ut när Psyche kommer fram till Psyche.

Det kan finnas områden i Venus atmosfär där livsformer kan existera

 

Venus är den andra planeten i solsystemet från solen räknat och nästan lika stor som jorden. Planeten är molnbeklädd med en atmosfär bestående i huvudsak av koldioxid och något kväve, svaveldioxid och vattenånga. Venus är mycket varm och mycket ogästvänlig för liv åtminstone i de former vi känner det från jorden. Den saknar en egen måne.

I en ny studie diskuteras den långvariga idén om liv kan existera i molnen över Venus. Studiens författare, från MIT, Cardiff University och forskare vid Cambridge University har identifierat en kemisk möjlighet genom vilken livsformer kan neutralisera Venus sura molnmiljö och skapa en självförsörjande, beboelig ficka i molnen.

Teorin uppstod  vid upptäckten att Venus atmosfär har förbryllande anomalier i form av kemiska signaturer som är svåra att förklara om livsformer inte finns som ursprung till dessa. Det finns små koncentrationer av syre och icke-sfäriska partiklar motsatsen till den i atmosfären vanliga svavelsyrans runda droppar. Mest förbryllande är närvaron av ammoniak. En gas som upptäcktes finnas på Venus vid undersökningar under 1970-talet och som inte borde kunna produceras genom någon känd kemisk process på Venus.

 

I den nya studien modellerade forskarna med en uppsättning av kemiska processer för att finna en förklaring till varför och om ammoniak verkligen finns där och om så vad som då skulle förklaras av kemiska reaktioner som skulle neutralisera omgivande droppar av svavelsyra och förklara de flesta avvikelser som observerats i Venus moln. När det gäller källan till ammoniak själv föreslår författarna att den mest rimliga förklaringen är något slag av biologiskt ursprung snarare än en icke-biologisk källa som blixtar eller vulkanutbrott. De skriver i sin studie att "livet kan kanske har  skapat sin egen miljö på Venus".

Denna hypotes är testbar och forskarna tillhandahåller en lista över kemiska signaturer att undersöka vid framtida uppdrag vid Venus för mätningar i Venus moln i syfte att antingen bekräfta eller motsäga deras idé.

"Inget liv som vi känner till skulle kunna överleva i Venus atmosfär", säger studiens medförfattare Sara Seager the Class of 1941 Professor of Planetary Sciences in MIT’s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). "Men poängen är att det kanske finns där och detta ändrar sin miljö så det blir möjligt."

Forskarna fann att om livet producerade ammoniak på det mest effektiva viset som möjligt skulle de tillhörande kemiska reaktionerna naturligt ge syre. Ammoniak skulle lösa upp droppar av svavelsyra vilket effektivt neutraliserar syran för att göra dropparna relativt ofarliga. Införandet av ammoniak i dropparna skulle omvandla deras tidigare runda, flytande form till icke-sfärisk, saltliknande slam. När ammoniak lösts upp i svavelsyra skulle reaktionen utlösa att omgivande svaveldioxid löses upp. Ammoniak antas i första hand komma från liv.

Förekomsten av ammoniak kan då förklara de flesta av de stora avvikelser som upptäckts i Venus moln. Forskarna visar även att källor som blixtnedslag, vulkanutbrott och meteoritnedslag inte kemiskt skulle kunna producera den mängd ammoniak som krävs för att förklara avvikelserna. Liv kan dock göra det.

Teamet noterar att det finns livsformer på jorden - i exempelvis våra egna magar - som producerar ammoniak för att neutralisera och göra miljön där beboelig i en annars mycket sur miljö.

Forskare kan få en möjlighet att bekräfta förekomsten av ammoniak och livstecken under de kommande åren med Venus Life Finder Missions, en uppsättning föreslagna privatfinansierade uppdrag där Seager blir huvudutredare. I dessa uppdrag planeras att sända rymdfarkoster till Venus för att mäta molnens innehåll av ammoniak och andra signaturer som kan vara tecken på liv.

Jag undrar dock vad som då skapat den första formen av liv där (min anm.)? Jag tvivlar på att det finns fickor av liv i molnen på Venus. Tror mer på att det är något mätfel där det verkar ses tecken på liv eller att man inte använt alla uträkningar för att det kan vara en kemisk reaktion man upptäckt som vi inte tänkt på.

Bild wikimedia. Filtrerad bild av Venus tagna av Akatsuki   den 23 maj 2018. En japansk rymdsond som undersökte Venus uppifrån men som först missade att lägga sig i omloppsbana runt Venus 2010 men vid nytt försök 2015 lyckades.

Varför kometers huvud är grönt men aldrig deras svans.

 

Lite då och då kastas kometer ut från Kuiperbältet och Oort kometmoln (se medföljande länkar för att förstå skillnaden mellan Kuiperbältet och Oorts kometmoln). Kometer består av is, damm och sten och är 4,6 miljarder år gamla rester från bildandet av solsystemet. Kometer skiftar i färg då de kommer närmre oss i det inre av solsystemet de får ett grönt huvud först för att sedan bli allt ljusare och mindre grönt när kometen närmar sig solen än mer. Det finns cirka 3700 kända kometer i solsystemet. Men man tror att det kan finnas flera miljarder därute. I genomsnitt är en komets kärna ca 10 kilometer i diameter medan dess sken (med svans) är upp till 1000 gånger längre. Ljusstarka kometer kan ge spektakulära ljusshower.

Mystiskt nog försvinner den gröna nyans från dess kropps sken innan färgen når svansen (eller som de ibland har två svansarna)  bakom kometen. Astronomer och kemister har förbryllats över detta i nästan ett sekel På 1930-talet teoretiserade fysikern Gerhard Herzberg påstod  att fenomenet berodde på att solljuset förstörde diatomiskt kol (även känt som dicarbon eller C2) en kemikalie skapad av interaktionen mellan solljus och organiskt material vilket snart utplånas ju närmre det inre av solsystemet kometen kommer då dicarbon är instabilt. En teori som tills nu varit svår att testa. 

Men i en ny UNSW Sydney-ledd studie,   publicerad i dagarna i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) visas ett sätt att testa denna kemiska reaktion i  laboratorium och nu då detta gjorts visade det sig att denna 90-åriga teori är korrekt.

– Vi har bevisat  mekanismen genom vilken kolväten bryts ner av solljus, säger Timothy Schmidt, kemiprofessor vid UNSW Science och senior, författare till studien.

"Detta förklarar varför det gröna skenet– det luddiga lagret av gas och damm som omger kärnan – krymper då kometen närmare sig solen och även varför kometens svans inte är grön. "Dicarbon existerar inte på kometer förrän de kommer närmare det inre solsystemet och solen. Men än närmre och solens  värme av kometen avdunstar det organiska material som finns på den isiga kärnan. Solljuset bryter  upp dessa större organiska molekyler, vilket skapar dicarbon vilket i sig upplöses vid än närmre kontakt till solen och resulterar i att det gröna skenet försvinner.

 

Det UNSW-ledda teamet har nu visat att när kometen kommer ännu närmare solen bryter den extrema UV-strålningen sönder de dikarbonmolekyler som den nyligen skapades i en process som kallas "fotodissociation". Denna process förstör hela tiden kolvätet innan det når kometens svans. Därför finns inga kometer med gröna svansar.

Bild wikimedia på Lovejoy en komet som upptäcktes den 17 augusti 2014 av amatörastronom Terry Lovejoy.

En undersökning av Perseusarmen i Vintergatan

 

Vintergatan är en spiralgalax. Galaxen har långa,smala väldefinierade spiralarmar där vi finns i en av dessa (obs inte att jämföra med det vi tog upp i gårdagens inlägg). Ny forskning visar dock att minst en del av den yttre Vintergatan (bortom solens läge) är mycket mer klumpig och kaotiskt uppbyggd än vi antaget (något vi tog upp i gårdagens inlägg).

 

"Vi har länge haft en bild av galaxen baserad på en kombination av mätningar så gott vi kan från vår synvinkel och slutsatser", säger Josh Peek vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland. – Det här arbetet ifrågasätter den bild vi har på Vinergatans form." Peek och hans team undersökte en region i rymden som kallas Perseus spiralarm. En arm som ligger i motsatt sida från vår sol räknat i Vintergatans skiva. Forskarna jämförde avstånden mätt utifrån färgförändringen av stjärnsamlingen beroende av hastighetsförhållande. De fann att många av samlingarna inte ligger på ett bestämt avstånd (lättolkade samlingar av ordning som spiralarm) från varandra i Perseus-armen utan istället sträcker sig längs en oregelbunden sträcka av cirka 10000 ljusår. Det är inte den ordning på stjärnorna som man antaget.

" Vi har inte långa, smala spiralarmar trots allt, åtminstone i den här delen av galaxen. Det finns bitar och klumpsamlingar av stjärnor som inte ser ut som någonting," förklarade Peek. "Det verkar som att vintergatans yttre skiva liknar den närliggande galaxen Messier 83 där det finns korta, upphackade stycken av stjärnor."

Vi ska komma ihåg att vi befinner oss inom  Vintergatan vilket gör den svår att undersöka utseendemässigt (min anm.) Kanske den är mindre ordningsuppbyggd än vår närmsta galaxgranne Andromedagalaxen vilken ser ut som en spiralgalax vi även föreställer oss Vintergatan och därför kallar denna en tvillinggalax till Vintergatan.

Bild en illustration från vikipedia på Vintergatans spiralarmar.