Forskare försöker förbättra detekteringen av radiokällor i kosmos

 

Detektion av kompakta och svaga radiokällor med låg frekvens med hjälp av en  total observation av kosmos kommer att vara ett hett ämne i forskningen om kvadratkilometerradiomatrisen (SKA)  (forskning om dataorienterade algoritmer är betydande just nu). Square Kilometre Array (SKA) är ett planerat radioteleskop som väntas bli mycket känsligare än dagens LOFAR och VLA. SKA ska användas till studier av det tidiga universum inom fundamental fysik och kosmologi och för att leta efter signaler från utomjordiska civilisationer

Dr SHAN Hao från Xinjiang Astronomical Observatory vid Chinese Academy of Sciences och hans medarbetare genomförde en preliminär studie om HDR-radiokällans detekteringsalgoritm med högt dynamiskt omfång (HDR) baserat på den fullständiga alternativa datautgåvan 1av TIFR GMRT Sky Survey (TGSS). 

HDR (high dynamic range ) är en teknik som skapar bilder med utökat eller högt dynamiskt omfång (HDR) genom att  kombinera flera exponeringar av samma motiv vid olika exponeringsnivåer

Forskarna föreslog en vinkelupplösnings- och diskrimineringsalgoritm baserad på HDR- komprimeringston- kartläggning och förstärkningskontroll, som var inbäddad i wavelet-ramverket i flera skalor.

"Vår föreslagna algoritm har vissa fördelar. Det undviker oväntade förändringar och förlust av integrerad flödestäthetsinformation som sker i de traditionella metoderna, liksom överdriven och falsk högdynamisk information, säger Dr. SHAN i studien.

Forskarna använde tonmappning som kontroll för att simulera mänskligt visuellt system och anpassade resultaten till att visa enheter genom att minska HDR. detekteringsgrad och falsk detekteringsgrad, samt en uppsättning andra kriterier. 

För närvarande genomför forskarna genomförbarhetsstudie om neurala nätverk och superupplöst bild återställning av radioscener. För att uppnå tillfredsställande resultat för data med högre upplösning kommer algoritmen att förbättras och tillämpas på data från Murchison Wide-field Array (MWA). 

Resultaten publicerades i Astronomy and Computing.

Bild vikipedia   på Bild av radiogalaxen Centaurus A.

Radiogalaxer är stora galaxer, som tillhör de största objekten i universum. En eller två jetstrålar skjuter ut tusentals ljusår från radiogalaxens centrum, och matar in strömmar av gas i jättelika moln på vardera sida av galaxen. Inne i en radiogalax gör en central ring av stoft och damm det omöjligt att se in i kärnan, och att upptäcka svagare jetstrålar.

Kanske Venus en gång hade hav.

 

Vatten finns överallt i solsystemet oftast i form av is eller gas men ibland även i flytande form som på Jorden. På alla planeter och på många av månarna i vårt solsystem och i  den yttre ringen av asteroidbältet mellan Mars och Jupiter  till det isiga Kuiperbältet bortanför Neptunus ut till  Oorts kometmoln finns vatten. Säkert finns det även i andra solsystem.

Venus är den andra planeten från solen räknat och den är i storlek lik Jorden. Skillnaden är dess giftiga svavelmoln, kraftiga koldioxidatmosfär  och en växthuseffekt som skapat en temperatur av ca 450 C på ytan. Det är en varm, torr, stenplanet med endast spår av vattenånga i den tjocka CO2 atmosfär där svavelmolnen sveper fram.

Venus kan alltid ha varit en obeboelig het planet som förlorade sitt eventuella syre i absorption under kristalliseringen av sitt magmahav och därför aldrig haft flytande vatten på ytan. Utan något sätt att binda kol, ständigt ökande atmosfärisk CO2 sveptes planeten in i ett tjockt tungt täcke som ledde till nuvarande atmosfärstryck vid ytan som är 92 gånger högre än det på jorden. Något som gjorde att Venus blev varmare än Merkurius trots att Venus finns dubbelt så långt bort från solen än Merkurius.

Likväl föreslås i en datasimulering att Venus i det tidiga solsystemets historia då solstrålningen var 30 % mindre än nu  kan ha haft en lägre yttemperatur och en mycket tunnare atmosfär vilket kan  resulterat att flytande vatten en tid fanns på ytan - kanske hav – och kanske för endast 700 miljoner år sedan däremot inträffade därefter en skenande växthuseffekt  som kokade bort havet.

Forskare vid University of Chicago som undersökte om denna scen var möjlig med en datasimulering av skilda möjligheter av Venus utveckling historiskt. De tog det unika tillvägagångssättet att först anta att det en gång fanns ett hav med rätt temperatur för flytande vatten.  Datormodellerna byggdes upp med en mängd olika havsnivåskillnader och man testade dessa havsteorier genom tre olika processer av avdunstning och syreavlägsnande. De körde modellen med tre olika tidsberoende utgångspunkter, totalt 94080 gånger med ett poängsystem som gjorde det möjligt att identifiera körningarna med resultat som till slutresultat blev Venus som vi upplever den.

Enligt studiens resultat var det bara några hundra av 94080 körningar som resulterade i den faktiska Venus-atmosfären av idag. De hypotetiska havsepokerna på Venus behövde sluta före 3 miljarder år sedan med ett maximalt havsdjup på 300 meter över hela ytan (total hydrosfär). Resultaten tyder på att Venus har varit obeboelig i mer än 70 % av sin historia, fyra gånger längre än tidigare uppskattningar. 

Men detta resultat visar bara en möjlighet av hav i det förgångna inte att Venus säkert haft hav. Troligast enligt mig har Venus aldrig varit täckt av hav utan alltid varit som det är i dag.

Forskare är ganska säkra på att flytande vatten på en stenig planet behövs för att liv ska existera eller ha möjlighet att utvecklas. Livet på jorden tros ha börjat för cirka 3,5 till 4 miljarder år sedan, enligt fossilfynd och kanske ännu längre tillbaka till cirka 4,5 miljarder år tillbaks om man tar hänsyn till den molekylutveckling som gav upphov till de livsformer som nu är fossil (med andra ord började då utvecklingen till liv på Jorden redan vid dess första ti§d. Detta då Jorden anses skapad för ca 4,5 miljarder år sedan) . Om Venus hade flytande vatten på sin yta för 3 miljarder år sedan kunde här också ha funnits liv.

Resultatet av studien har publicerats i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Bild vikipedia på en mosaik av radarbilder som visar Venus utan sin täta atmosfär. Sammanställt av NASA/JPL.

Asteroiden 2023 DW besöker oss 2046. Risken är liten men den finns för en kollision med Jorden.

 

2023 DW är en jordnära asteroid. Den är cirka 50 meter i diameter ungefär av storleken som den asteroiden som orsakade Tunguska-händelsen i Sibirien 1908.  

2023 DW upptäcktes av Georges Attard och Alain Maury, från MAP (Maury/Attard/Parrott) med hjälp av ett asteroidsökningsprogram i San Pedro de Atacama den 26 februari 2023 då den befann sig 0,07 AU (10 miljoner km) från jorden. 

Asteroiden 2023 DW kan kollidera med jorden i februari 2046 även om oddsen för ett nedslag är lågt. Risken är en på 600 att detta sker. Den dagen har vi troligen möjligheten att ge den en puff i så fall så den ändrar riktning. Så om inte krig har utplånat vår civilisation då klarar vi säkert oss från en sammanstötning.

En direkt påverkan från en sådan sten skulle dock inte vara lika katastrofal som den ungefär 7,5 mil breda (12 kilometer) dinosauriedödande asteroiden som kraschade med jorden för 66 miljoner år sedan. Men 2023 DW kan fortfarande orsaka allvarliga skador om den skulle krascha nära eller i en större stad eller ett tätbefolkat område. En meteorit som är mindre än hälften så stor som 2023 DW exploderade över Chelyabinsk i Ryssland, 2013, vilket resulterade i  en chockvåg som skadade tusentals byggnader och ungefär 1500 människor.

Även om ett nedslag av DW 2023 är extremt osannolikt utvecklar forskare  metoder för att skydda jorden från potentiellt farliga asteroider som den här. Förra veckan publicerade NASA-forskare fyra studier som bekräftade att byråns Double Asteroid Redirection Test (DART) -uppdrag framgångsrikt hade förändrat banan för en liten asteroidmåne efter att ha smällt en rymdfarkost direkt in i den. 

Uppföljningsuppdrag är för närvarande på gång för att ytterligare finslipa effektiviteten i denna försvarsteknik.

Inlägget ovan har som utgångspunkt en artikel som publicerats av Brandon Spector redaktör för rymd/fysik i Live Science utefter ett tvitter inlägg nyligen från NASA.

Bild vikimedia på ett galaxkluster.

Tychos-supernova blev en gigantisk kosmisk partikelaccelerator

 

Tychos supernova var en supernova av typ Ia som skedde i stjärnbilden Cassiopeja i mars månad för 450 år sedan. Den mest accepterade teorin om orsaken till supernovor av typ Ia är att de sker där dubbelstjärnor finns och då materia förs över från en stjärna till dess följeslagare som är en kompakt vit dvärg (en rest efter en stjärna som bränt slut på sitt bränsle). I den vita dvärgen startas då termonukleära reaktioner som får denna att explodera våldsamt som en supernova.

Den vita dvärgen som ledde till den historiska Tycho-supernovan försvann i en våldsam explosion resterna av den ser numera ut som en fluffig rosa bomullstuss.

Den senaste bilden av Tycho-supernovan släpptes den 28 februari och den ses som ett neonrosa moln med en kant av en tunn röd linje. I ny forskning har astronomer kartlagt geometrin hos magnetfälten nära chockvågen i oöverträffad detalj. Det är där laddade partiklar accelereras till ljusliknande hastigheter innan de strålas ut i strålning som så småningom faller ner på jorden.

Det första direkta beviset av denna process kan spåras till 2011, då Chandra-röntgenobservatorie fångade ett mönster av röntgenränder i Tychos yttre kant. Vid den tiden sa astronomer att ränderna som sågs är fläckar där magnetfält är intrasslade vilket fångar elektroner i en spiralform  i fälten och ökar energin och då avger röntgenstrålning. Så medan astronomer länge har vetat att supernovarester snabbt varvar upp laddade partiklar till extremt höga energier, var detaljerna om hur de exakt accelereras  upp dåligt förstått.

Nu har forskare studerat några mycket exciterade elektroner nära tiden då de accelereras till ljusliknande hastigheter i Tycho-supernovan. En händelse som släppte ut lika mycket energi som solen skulle släppa ut under 10 miljarder år. Forskare säger att de senaste rönen tar dem ett steg närmare till att lära sig hur supernovarester som Tycho blir gigantiska kosmiska partikelacceleratorer.

Processen "involverar en känslig rörelse som skiftar mellan ordning och kaos", säger Patrick Slane, senior astrofysiker vid Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics och medförfattare till den senaste studien.

För att följa deras arbete och forskningsresultat mer i detalj se denna länk från https://www.space.com 

Forskningen beskrevs i en artikel publicerad nyligen i The Astrophysical Journal.

Bild vikipedia på Supernovarest av SN 1572 (Tychos supernova eller Tycho Brahes nova), fotograferad i röntgenljus med Chandra-teleskopet.

Astronomer undersökte vattnets ursprung på Jorden

 

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA-teleskopet i Chile) har astronomer upptäckt vatten i gasform i den planetbildande skivan kring stjärnan V883 Orionis (som finns i riktning mot stjärnbilden Orion,1300 ljusår bort). Då vattnet här har ett kemiskt avtryck som visar att vattnet finns i ett stjärnbildande gasmoln en så kallad ackretionsskiva stödjer det teorin att vattnet på jorden är äldre än vår sol.

Vi kan därför anta ursprunget till vattnet i vårt solsystem till en tidpunkt före solens bildande” säger John J. Tobin, astronom vid National radio Astronomy Observatory i USA och huvudförfattare till den studie som har publicerats i dagarna i Nature.

När ett gas- och stoftmoln kollapsar bildas en stjärna i dess centrum och en skiva med kvarvarande material (mestadels i form av gas och damm)  finns sedan kvar runt stjärnan och kallas ackretionsskiva). Under loppet av några miljoner år kommer materialet i skivan bilda kometer, asteroider och även planeter. Tobin och hans forskarlag använde ALMA-teleskopet där Europeiska sydobservatoriet (ESO) är en partner vid upptäckten av vattnet och dess väg från stjärnbildande moln till planeter.

Vatten består vanligen av en syreatom och två väteatomer. Tobins forskarlag studerade här en tyngre variant av vatten där en av väteatomerna har ersatts med deuterium – en tung isotop av väte. Eftersom vanligt och tungt vatten bildas under olika förutsättningar kan deras relativa halt användas till att spåra när och var vatten har bildats. Exempelvis har vissa kometer i solsystemet en relativ halt som är lik vattnet på jorden något som då indikerar att kometerna kan ha fört vatten till jorden.

Vattnets resa från gasmoln till unga stjärnor har observerats tidigare men sammanhanget mellan unga stjärnor och kometer saknats. “V883 Orionis visar den saknade länken i detta fall” säger Tobin. “Sammansättningen av vattnet i skívan är mycket lik den hos kometer i vårt eget solsystem. Detta bekräftar teorin att vattnet i planetsystem bildades i den interstellära rymden för miljarder år sedan innan stjärnor bildats

Det mesta vatten i en planetbildande skiva består av is vilket försvårar studiet av dess egenskaper” säger medförfattaren Margot Leemker, doktorand vid Leidenobservatoriet i Nederländerna. Gasformigt vatten kan detekteras tack vare den  strålning som sänds ut av de roterande och vibrerande molekylerna, men detektionen är betydligt svårare när molekylerna är fastlåsta i is och deras rörelse då är begränsad. Gasformigt vatten finns i centrum av skivan där det är varmare på grund av närheten till stjärnan.  Men detta område skyms av skivans eget stoft och är dessutom för litet för att kunna ses med dagens teleskop.

V883 Orionis (stjärnan) visade sig dock i studien vara ovanligt het och för närvarande 200 gånger ljusstarkare än solen. Detta stora energiflöde som beror på ett pågående utbrott hos stjärnan värmer skivan “till en temperatur där vatten inte längre är i isform utan gasform (ånga) vilket gjorde det möjligt för oss att detektera det” förklarar Tobin.

Den svenske astronomen Magnus Persson forskade vid Onsala rymdobservatorium vid Chalmers tekniska högskola och en av de som deltog i forskningsprojektet sa att "Det har tagit lång tid att få de här resultaten. Det var lite mer än sex år sedan vi kläckte idén till projektet, och ihärdighet har nu gett resultat. Jätteroligt och häftigt att äntligen kunna lägga ytterligare en pusselbit till förståelsen av vattnets väg från kalla gas- och stoftmoln till kometer och slutligen ytan på planeter."

Tack vare ALMA:s höga känslighet och möjlighet att upplösa små detaljer kunde de både detektera vattnet och mäta dess sammansättning spektralt. Men också kartlägga dess fördelning i skivan. Från observationerna drogs slutsatsen att skivan innehåller minst 1200 gånger mer vatten än i jordens alla oceaner tillsammans.

I framtiden hoppas astronomer kunna studera systemet närmare med ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) och dess första generations-instrument METIS som blir känsligt för infraröda våglängder. METIS kommer att kunna studera gasfasen i denna typ av skivor och stärka länken mellan vattnet i stjärnbildande moln och planetsystem. “Detta kommer att ge oss en mer komplett bild av is och gas i planetbildande skivor” säger Leemker i ett uttalande.

Forskningsresultaten presenterades i artikeln “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars” (doi: 10.1038/s41586-022-05676-z) i tidskriften Nature.

Bild rawpixel.com

En stjärna slukar en planet för att sedan kasta ut den igen.

 

Det händer att en sol slukar en planet i sitt närområde. Men det behöver inte sluta i undergång för planeten. Ett team av astrofysiker som har använt datorsimulering i forskningssyfte upptäckte att planeter inte bara kan överleva när deras sol slukar dem utan detta kan också driva på dess framtida utveckling. Se denna länk från uiversetoday.com varifrån idén till mitt inlägg kommer. 

Modeller av bildandet av planetsystem har visat att många planeter ofta hamnar i i ett läge där dess sol drar till sig den nybildade protoplaneten då den är under bildning i ackretionsskivan runt sin sol.  

Slumpmässiga interaktioner mellan nybildade planeter i den protoplanetära skivan (ackretionsskivan) som omger en ung stjärna kan skicka planeter på kaotiska banor. Banor som driver planeten ut från sin sol eller  in mot sin sol. Jorden drev en bit från sin sols ackretionsskiva en gång.

En annan risk till uppslukande sker nära slutet av en stjärnas liv när den sväller upp till en röd jätte (något som en gång sker med vår sol). Även detta påverkar systemets gravitationsdynamik och kan få planeter att hamna in i moderstjärnans atmosfär vid uppsvällandet om planeten ligger på riskabelt avstånd för händelsen. Men överraskande nog utplånas inte alltid planet när detta händer. Astronomer har hittat många udda system i vår galax som indikerar att planeter har överlevt dessa närkontakterna ovan med sin sol.

 Till exempel finns det vita dvärgsystem som kretsar mycket nära en jätteplanet, för nära, för att planeten ska ha bildats naturligt där den finns efter det att den närliggande stjärnan krympt samman till en vit dvärg.. Det finns även stjärnor med en överraskande mängd tunga metaller i sin atmosfär, ett tecken på att ett stenigt föremål har slukats av dem. Och det finns stjärnor som roterar alldeles för snabbt för aytt det ska vara normalt, deras rotationshastighet har troligast förstärkts av en infallande planet. Alla dessa system kan vara resultat av planeter som kommit in i sin sol.

Men kan en planet verkligen överleva i en stjärnas intensiva atmosfär? Ett team av astrofysiker bestämde sig för att ta itu med den frågan med hjälp av datorsimuleringar av en stjärnas inre och spåra utvecklingen och ödet för olika typer av planeter då de faller in i stjärnan. Simuleringarna innefattade planeter av olika massor och även bruna dvärgar. Resultatet stärker att vissa slag av planeter kan klara ett uppslukande.

Till exempel kan planeten i vissa fall bestå i tusentals år och virvla runt i stjärnans atmosfär. Detta kan dock resultera i att materia kastas ut från stjärnans atmosfär och tunnar ut solatmosfärens ytterkanter. Utbytet driver  upp temperaturen i stjärnatmosfären vilket gör att den ser mycket ljusare ut än den normalt skulle gjort. Men för klara uppslukandet måste planeten själv vara relativt stor åtminstone av Jupiters massa. Små planeter som jorden klarar inte ett uppslukande utan utplånas. Men om planeten är tillräckligt stor och beroende på den exakta utvecklingen kan planeten klara sin passage genom stjärnan och faktiskt påskynda stjärnans utveckling till att stjärnan slutar kollapsa snabbt och befria planeten från sin farliga omfamning.

Troligen är inte bara storleken av planeten viktigt för att den ska klara detta utan även att det är en gasplanet likt Jupiter är. Så den dagen vår sol sväller upp i sin sista tid har jorden ingen möjlighet att bestå.

Bild flickr.com Illustratörs koncept av exoplaneten WASP-12b. Obs inlägget ovan handlar inte om denna planet. WASP-12b är den hetast kända planeten i Vintergatan och har  den kortast kända åldern. Den dödsdömda planeten äts upp av sin moderstjärna, enligt observationer gjorda av ett instrument på NASA:s Hubbleteleskops Cosmic Origins Spectrograph (COS). Planeten kanske bara har ytterligare 10 miljoner år kvar innan den är helt slukad. WASP-12b finns så nära sin solliknande stjärna att den har en temperatur av ca 1500 C  och sträcks ut av enorma tidvattenkrafter. Atmosfären har blåsts upp till nästan tre gånger Jupiters radie och vissa delar av den försvinner in i stjärnan redan nu. WASP-12b är 40 procent massivare än Jupiter. Upphovsman till bild: NASA / ESA / G. Bacon

Något dras in i vintergatans svarta hål. Men vad?

 

Sagittarius A i stjärnbilden Skytten är en ljusstark och extremt kompakt radiokälla i Vintergatans i centrum av Vintergatan  ca 26 000 ljusår från jorden och är ett svart hål.

I två decennier har forskare observerat ett långsträckt objekt som fått beteckningen X7 och som befinner sig nära det svarta hålet och försökt förstå vad detta objekt som är på väg in i det svarta hålet är. Nu, efter att ha undersökt utvecklingen av X7 med hjälp av 20 års data som samlats in av Galactic CenterOrbit Inintiative och och Keck Observatory på Hawaii föreslår astronomer från UCLA (university of Carlifornia) att det troligen är ett moln av damm och gas som kastats ut efter en kollision mellan två stjärnor.

Med tiden kan då X7 fått en den långsträckta formen genom sin dess närhet till det svarta hålet som gör att molnet dras närmare in mot det svarta hålet genom dess gravitations och tidvatteneffekt på molnet. Man förväntar sig att X7 inom de närmaste decennierna kommer att sönderfalla och gasen och dammet dras in helt i det svarta hålet och försvinna där.

Detta förväntas ske  innan det slutfört ens en bana runt hålet säger medförfattaren till studien om fenomenet Mark Morris, UCLA-professor i fysik och astronomi. Huvudförfattare till studien var Anna Ciurlo, biträdande forskare vid University of California, Los Angeles (UCLA) och studien publicerades den 21 februari i The Astrophysical Journal.

Bild vikipedia Sagittarius A* (mitten) med två inringade ljusreflektioner från en nylig explosion.