Ett Svart hål slukar bit för bit av närliggande stjärnor o kastar ut resterna i rymden

 

Det antas nu att svarta hål av medelstor storlek och medelmassa kan dra åt sig stjärnor och ta några bitar av dessa för att sedan kasta ut resterna ut i galaxen. Det låter konstigt men i en ny Northwestern University-ledd studie fann man detta.

Det var i nya 3D-datorsimuleringar astrofysiker modellerade svarta hål med varierande massa och placerade sedan stjärnor (ungefär av storleken av vår sol) i dess väg för att se vad som hände.

Forskarna upptäckte då att när en stjärna med medelstor massa närmar sig ett svart hål fastnar den initialt i en bana runt det svarta hålet. Därefter drar det svarta hålet materia från stjärnan. Varje gång stjärnan gör ett varv runt hålet drar det svarta hålet ytterligare mer från stjärnan så småningom finns inget kvar förutom stjärnans missformade och täta kärna.

Då kastar det svarta hålet ut denna rest tillbaks ut i galaxen.

Datasimuleringarna visar inte bara detta okända beteende hos svarta hål med av denna medelstorlek och massa, de ger också astronomer nya ledtrådar till att hitta dessa medelstora svarta hål.

Vi kan inte observera svarta hål direkt eftersom de inte avger något ljus, påtalar Northwesterns Fulya Kıroğlu som ledde studien och tillägger. Istället måste vi för att hitta dem söka efter tecken på samspelet mellan svarta hål och miljön omkring detta. Vi fann att stjärnor genomgår flera passager runt hålet innan stjärnkärnan kastas iväg. Efter varje passage förlorar de massa vilket orsakar ljus då de slits isär. Varje utbrott är ljusare än föregående vilket skapar en signatur som kan hjälpa astronomer att hitta dem.

Medan astrofysiker har bevisat förekomsten av svarta hål med låg och hög massa har svarta hål med mellanliggande massa förblivit svårfångade. De små svarta hålen blev till då supernovor kollapsade och är stjärnresterna efter en sådan händelse. De har ungefär 3 till 10 gånger större  massa än vår sol. I andra änden av spektrumet är supermassiva svarta hål. De som finns i galaxernas centrum med miljoner till miljarder gånger högre i massa än vår sol.

Om svarta hål med medelhög massa existerar (inget har ännu hittats) skulle de passa någonstans i mitten - 10 till 10 000 gånger mer massiva än små svarta hål men inte alls lika massiva som supermassiva svarta hål. Även om dessa svarta hål med medelmassa teoretiskt bör existera, har astrofysiker ännu inte hittat bevis på det.

Deras existens diskuteras fortfarande beskriver Kıroğlu det. Astrofysiker har upptäckt troliga bevis på att de existerar men fynden kan förklaras utifrån  andra mekanismer. Till exempel kan det som verkar vara ett svart hål med medelstor massa vara ackumuleringen från svarta hål av stjärnmassa (små svarta hål).

För att utforska beteendet hos dessa undvikande objekt utvecklade Kıroğlu och hennes team nya hydrodynamiska simuleringar. Först skapade de en modell av en stjärna. Sedan skickade de stjärnan mot det svarta hålet och beräknade gravitationskraften som verkar på partiklarna i stjärnan.

"Vi kan beräkna specifikt vilken partikel som är bunden till stjärnan och vilken partikel som störs (eller inte längre är bunden till stjärnan)", säger Kıroğlu.

Genom dessa simuleringar upptäckte Kıroğlu och hennes team att stjärnor kunde kretsa kring ett svart hål med medelhög massa så många som fem gånger innan de slutligen kastades därifrån. För varje gång stjärnan passerar det svarta hålet förlorar stjärnan mer och mer av sin massa då den slits isär. Sedan föser det svarta hålet resterna bort från hålet i otrolig hastighet - ut i galaxen (kan det vara en effekt av gravitationskollaps som gör detta?).

Det är fantastiskt att stjärnan inte blir helt sönderriven, påtalar Kıroğlu. Vissa stjärnor kan ha tur och överleva närkontakten. Utkastningshastigheten är så hög att dessa stjärnor kan identifieras som hyperhastighetsstjärnor något som har observerats i galaxers centrum.

Men förklaringen på vad som gör att inte hela stjärnan slukas finns ännu inte heller varför stjärnkärnan kastas iväg. Kanske min antydan är en möjlig forskningsidé? Se kursiv stil ovan.

Bild https://creazilla.com/

Nya bilder av Mars måne Deimos

 

Deimos är den yttre av Mars månar och en av de minsta månarna man känner till i vårt solsystem.  Den visas nu i en aldrig tidigare skådad närbild.

Bilden ovan togs under Hope Mars-uppdraget från 100 km höjd. Ingen annan bild på denna måne har tagits på närmre avstånd.  De nya bilderna släpptes måndagen den 24 april 2023. 

Dessa bilder och observationer representerar ett betydande steg framåt i vår kunskap om Deimos, dess atmosfär, sammansättning, ursprung och vår förståelse av Mars mer allmänt, beskrivs det i ett uttalande från Förenade Arabemiratens rymdorganisation.

Hur Deimos och den andra marsmånen Phobos (även denna en liten måne) kom till har varit obesvarat sedan deras upptäckt 1877. Många rymdfarkoster har avbildat Deimos sedan NASA: s Mariner 9-satellit 1971 första gången tog bilder på den men då på betydligt större avstånd än ovan avbildning (se bild ovan). Phobos har dock avbildats från närmare håll än Deimos dock ej på det avstånd som Deimos nu avbildats på

Under tidigare studier föreslogs att månarnas kompositioner kan likna asteroider (rymdstenar) eller dvärgplaneter. De består av kolhaltiga kondriter likt primitiva meteoriter gör och antas vara rester av en planets ursprungliga byggstenar. Månarna är små och potatisformade ungefär av asteroidstorlek vilket tyder på att Mars kan ha dragit dem till sig under historiens gång när de kommit för nära. I detta fall skulle asteroidteorin stämma.

Men teorin är inte helt trolig. De nya uppgifterna från det emiratiska uppdraget erhölls från Emirates Mars infraröda spektrometer. Ett resultat som tyder på att både Phobos och Mars är "mer besläktade med Mars än en Asteroid av D-typ som Taggish Lake-meteoriten som ofta används som en analog för spektralegenskaperna hos Phobos och Deimos", påtalar instrumentforskaren Christopher Edwards i ett uttalande. 

Rymdfarkosten Emirates Mars Mission, började flyga över Deimos i slutet av januari. Högupplösta bilder togs från och med mars. Rymdfarkosten förväntas fortsätta flyga över  Deimos regelbundet under 2023.

Elizabeth Howell medförfattare till "Why Am I Taller(öppnas i ny flik)?" (ECW Press, 2022; tillsammans med den kanadensiska astronauten Dave Williams), en bok om rymdmedicin. Det är hon som skrivit artikeln i https://www.space.com/ om närbilden av Deimos vilken är ingångspunkten till detta inlägg och varifrån ovan bild kommer som visar Mars i bakgrunden och Deimos i förgrunden.

Idéer efterlyses på hur människan kan använda månens resurser.

 

Att använda resurserna på en annan värld, i detta fall på månen skulle vara en stor prestation och möjliggöra för människan att leva och verka på en annan planet. Men att nå detta mål kräver stor uppfinningsrikedom och ansträngning.  ESA inbjuder nu alla som har en idé att beskriva denna (kanske din idé) för hjälp till framtida användning av månens resurser till en koloni där.

Att utnyttja rymdresurser kommer att vara avgörande för en hållbar utforskning av rymden, så man kan minska kostnaderna och riskerna med att transportera resurser från jorden. Månen är ett särskilt lovande mål för resursutvinning med tanke på dess närhet till jorden och överflöd av tillgängliga resurser.

Resurser på månen finns som syre, metaller, månregolit och vattenis ämnen som sannolikt kommer att spela en grundläggande roll för en framtida månbas. Tillämpningar som inkluderar livsuppehållande resurser, tankning av rymdfarkoster, energilagring, konstruktion av infrastruktur och tillverkning på plats. Troligen finns än mer mineraler av skilda slag på månen som ännu är oupptäckta.

En ny kampanj på ESA:s Open Space Innovation Platform syftar till att identifiera kunskaps- och tekniska luckor i vår nuvarande värdekedja till att använda månens resurser.

Dessa områden omfattar: Schaktning, raffinering och transport - inklusive regolitgrävning och hantering av denna, beredning av råmaterial och regolitöverföring och leverans.

Resursutvinning och bearbetning - inklusive regolitbearbetning (regolit är månjord) för resursutvinning, separering och förädling av produkter med återvinning och bortskaffande av avfall.

Lagring, distribution och användning - inklusive kryogen vätskelagring av syre, tankning av rymdfarkoster, tillverkning av metalldelar, konstruktioner (byggnader) och leveranser genom rymden.

De luckor som denna ansökningsomgång kommer att bidra till att identifiera kommer att ligga till grund för att definiera teman för ESA:s och ESRIC:s nästa rymdresursutmaningar, som kan ses som en fortsättning på den inledande gemensamma utmaningen om användningen av månbilar för att prospektera resurser.

Som en del av denna utmaningsdrivna strategi uppmuntrar ESA europeisk industri och forskningsinstitutioner att konkurrera om en chans att samarbeta ytterligare med ESA för att utveckla sina tekniska lösning som stöder utvinning och användning av rymdresurser. Förutom att driva på innovationer kan dessa utmaningar sätta fart på kommersiella strävanden vilket ESA kommer att främja för att påskynda kommersialiseringen av rymden.

Har du en idé så är du välkommen att beskriva den här.  

Bild pixabay.com

Ett dubbelstjärnsystem bestående av en vit dvärg med låg massa och en stor mörk följeslagare med stor massa.

 

De flesta stjärnor i universum kommer att avsluta sin tillvaro som vita dvärgar efter det att deras kärnbränsle är slut.  De flesta av de vita dvärgstjärnorna består av mestadels kol och syre. De har massor på 0, 5-1,4 solmassor (beräknat utifrån vår sols massa).

När den vita dvärgstjärnans massa är större än 1,4 solmassor kan elektrondegenereringstrycket i dess kärna inte motstå gravitationen och den vita dvärgen kollapsar då inåt och blir en neutronstjärna. 

Medan vita dvärgar mellan 0,33 och 0,5 solmassor antas ha kärnor som domineras av antingen CO (kol-syreförening) eller helium (He). Vita dvärgar med ännu lägre massor, kända som ELM WD, består av skadad He.

Man tror att dessa ELM WD inte kan bildas utifrån en enda stjärna, eftersom bildandet av en sådan enda låg massa He WD kräver en stamstjärna med en motsvarande mycket låg initial massa och en extremt lång utvecklingstid, en tid som är ännu längre än vårt universums nuvarande ålder. Därför är det allmänt accepterat att ELM bildas inom interagerande binära system.

I synnerhet föreslås att den ännu lägre massfraktionen av ELM (under 0,18 solmassor) förlorar större delen av sin ursprungliga massa via en stabil Roche Lobe-överflödeskanal. Citerar från vikipedia ” Roche-lob är ett område i rymden runt varje komponent av en dubbelstjärna, där material är bundet till den närmaste stjärnan. Om en av stjärnorna i ett trångt system expanderar så att dess Roche-lob fylls, kommer ytterligare expansion att leda till att materia strömmar över till den andra stjärnan - oftast via en ackretionsskiva. Detta kan få dramatiska konsekvenser för mottagarens utveckling. De två loberna begränsas av en kritisk gravitationell potentialyta, som möts i den s.k. inre Lagrangepunkten, L1, genom vilken materieströmmen går. Roche-loben har fått sitt namn efter den franske matematikern och astronomen Édouard Roche.” slut citat. 

För att framgångsrikt bilda en ELM bör massöverföringens början ske vid rätt tidpunkt. Om massöverföringen startar för tidigt kommer donatorn att utvecklas till en huvudseriestjärna med låg massa, liknande den sekundära i den kataklysmiska variabeln. För förståelse citerar jag från vikipedia här ” DQHerculis-variabeln är en typ av kataklysmisk variabel och långsam nova. Variabeltypen består av tätt cirkulerande dubbelstjärnor med en vit dvärg och en sval följeslagare i huvudserien. Material strömmar från följeslagaren till en ackretionsskiva hos den vita dvärgen och störs av den vita dvärgens ovanligt starka magnetfält.” slut citat. l

 

Å andra sidan, om det börjar för sent, kommer givarens kärna att vara tillräckligt massiv för att utvecklas till nästa steg genom heliumblixtrar. Således finns det en teoretisk nedre massgräns för ELM-WD i en sådan begränsad massöverföringsprocess, som är på cirka 0,14-0,16 solmassor.

– Den speciella pre-ELM-WD ser ut som en vanlig dvärgstjärna av F-typ (se spektraltyper klassificering av stjärnor) och kretsar ett varv kring en osynlig komponent var 5,27:e timme. Den kan just ha avslutat sin massöverföringsfas och rör sig långsamt mot den vita dvärgen där massan kyls av. Dess konstanta ljusstyrka innebär att dess energi kommer från ett litet brinnande väteskal utanför den degenererade He-kärnan. Men då dess dynamiska massa endast är cirka 0,09 solmassor vilket är under den nedre gränsen för teoretiska möjligheter enligt nuvarande förutsägelser är det förbryllande, enligt Dr. YUAN Hailong, huvudförfattare till studien och astronom vid National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) i ett uttalande i studien.

Systemets massa är uppskattat baserat på multibands tidsdomänfotometriska och spektroskopiska data och Gaia-parallax. Efter att ha beaktat alla möjliga felteorier är den uppskattade massan fortfarande i den allra lägsta skalan av teoretiska förutsägelser. Teamet har testat flera teoretiska modeller varav ingen kunde passa resultaten helt. Upptäckten väcker frågan om den nuvarande ELM-bildningsmekanismen är rätt tolkad och fortfarande finns inget svar.

Den osynliga kompakta komponenten kan ha en massa på ~ 1,0 M☉ och är mer sannolikt en WD En vit dvärg med låg massa).  Men det kan inte uteslutas att det är en neutronstjärna.  ELM-binära system med kompakta följeslagare kan vara kontinuerliga gravitationsvågkällor och är bland de mest avslöjande objekten i gravitationsvågdetekteringsprojektet.

Som ett viktigt framsteg i LAMOST kompakta objektsökningsprojekt bevisar upptäckten LAMOSTs förmåga att studera ELM. Allt fler tidsdomänplattor kommer in under LAMOSTs andra regelbundna femårsundersökning. Det förväntas att fler intressanta kompakta binära system upptäcks med hjälp av spektroskopiska data från LAMOST och P200 / DBSP och multiband fotometriska data från Catalina och Zwicky Transient Facility. Massan hos den synliga stjärnan, en pre-ELM WD, är cirka 0,09 solmassor, lägre än den teoretiska gränsen för detta slag och det kan utmana den nuvarande bildningsteorin för ELM WD.

Studien publicerades i Astronomical Journal den 21 februari 2023.

Bild från https://english.cas.cn/ en schematisk bild på det binära systemet som omtalas ovan.

Om en supernova sker upp till 160 ljusår bort är Jordens atmosfär i fara

 

En exploderad stjärna (en supernova) kan utgöra fler risker för närliggande planeter än man tidigare trott enligt en ny studie från bland annat NASA: s Chandra X-ray Observatory. Detta nyligen identifierade hot involverar en fas av intensiv röntgenstrålning som kan skada planeters atmosfärer upp till 160 ljusår bort från explosionen.

Jorden är inte i fara för ett sådant hot idag eftersom det inte finns några potentiella supernovarisker inom detta avstånd i dag. Men jorden kan ha upplevt denna typ av röntgenexponering tidigare i historien.

Innan denna studie hade den mesta forskningen om effekterna av supernovaexplosioner fokuserat på faran av två slag: den intensiva strålningen som produceras av en supernova under dagarna och månaderna efter explosionen och de energirika partiklarna som anländer hundratals till tusentals år efteråt beroende på avståndet.

Men dessa alarmerande hot katalogiserar inte helt alla farorna från en exploderad stjärna. Forskare har upptäckt att mellan dessa två tidigare identifierade faror lurar en tredje. Efterdyningarna av supernovor producerar röntgenstrålar och om supernovans tryckvåg träffar tät omgivande gas kan den producera en stor dos röntgenstrålar som anländer månader till år efter explosionen och detta kan pågå i årtionden.

Beräkningarna i den senaste studien är baserade på röntgenobservationer från 31 supernovor och deras efterdyningar mestadels erhållna från Chandra, NASA: s Swift- och NuSTAR och ESA: s (Europeiska rymdorganisationens) XMM-Newton. Analysen av observationerna visar att supernovor som interagerar med sin omgivning kan få dödliga konsekvenser för planeter som ligger så mycket som cirka 160 ljusår bort från supernovan.

"Om en ström av röntgenstrålar sveper över en närliggande planet, skulle strålningen allvarligt förändra planetens atmosfäriska kemi", beskriver Ian Brunton vid University of Illinois i Urbana-Champaign  som var den som ledde studien. För en jordliknande planet kan denna strålning utplåna en betydande del av ozonskiktet.  Ozonskiktet skyddar liv från den farliga ultravioletta strålningen från solar.

Om en planet med jordens biologi drabbades av ihållande högenergistrålning från en närliggande supernova, särskilt en som starkt interagerar med omgivningen, kan det leda till att ett brett spektrum av organismer försvinner, särskilt marina vilka är mat för högre stående organismer. Effekterna kan vara tillräckligt betydande för att initiera en massutrotningshändelse.

Det finns starka bevis - inklusive upptäckter på olika platser runt om i världen av en radioaktiv typ av järn som misstänks komma från en tid då supernovors röntgenstrålning träffade jorden. En tid för cirka två till åtta miljoner år sedan. Forskare uppskattar att dessa supernovor var mellan cirka 65 och 500 ljusår bort från jorden.

Ytterligare forskning om röntgenstrålning från supernovor är värdefull inte bara för att förstå stjärnors livscykel, beskriver  medförfattare Brian Fields vid University of Illinois, det i studien utan även för konsekvenser för områden som astrobiologi, paleontologi och jord- och planetvetenskap."

Artikeln som beskriver ovan resultat publiceras i  The Astrophysical Journal den 20 april 2023. Medförfattarna till artikeln var Adrian Melott från University of Kansas och Brian Thomas från Washburn University i Kansas.

Bild vikipedia på resterna efter Keplers supernova, SN 1604.

Rubidium och samarium upptäckt i en exoplanets atmosfär.

 

Med hjälp av Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO)  har astronomer vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) undersökt atmosfären hos MASCARA-4b – en avlägsen exoplanet och ultrahet Jupiterstor planet. Studien publicerades den 11 april på arXiv pre-print-servern och visade på rubidium och samarium i denna exoplanets atmosfär. Det är första gången dessa ämnen hittats i en planets atmosfär

MASCARA-4b är en gasjätte som kretsar runt sin sol MASCARA-4 cirka 556 ljusår från jorden. Planeten har en medeltemperatur av  ca 2000 C. Dess sol MASCARA-4 är en ljusstark stjärna av A-typ. 

Planetens storlek är ca 1,51 Jupiterradier och dess massa är 1,67 Jupitermassor vilket ger en densitet av 0,48 g / cm3. Planeten kretsar  ett varv runt sin sol  var 2,82: e dag, på ett avstånd av 0, 047 AU från denna. På grund av dess stora atmosfäriska skalhöjder och transmissions-spektroskopimetrisk (TSM) är MASCARA-4b ett utmärkt mål för atmosfärisk karakterisering.

Därför bestämde sig detta team av astronomer under ledning av Zewen Jiang vid CAS Key Laboratory of Optical Astronomy i Peking, Kina, för att observera MASCARA-4b med ESPRESSO vilket är en fibermatad ultrastabil echelle-spektrograf med hög upplösning, monterad på Very Large Telescope (VLT) vid Europeiska sydobservatoriet (ESO) i Cerro Paranal, Chile.

"Två passager av MASCARA-4 b observerades en den 13 februari 2020 och en den 1 mars 2020 med ESPRESSO.

 Observationerna visade på flera tyngre ämnen i atmosfären på MASCARA-4 b bland annat rubidium (Rb), samarium (Sm), liksom joner av titan (Ti) och barium (Ba). Detta är första gången som Rb och Sm detekteras i atmosfären på en exoplanet, medan Ti och Ba rapporterats i flera andra exoplaneters atmosfär.

Det noterades att Sm, med atomnummer 62, är det tyngsta grundämne som upptäckts i atmosfären av en exoplanet. Det är också det första grundämnet i lantanidserien (Den serie av 15 grundämnen som i det periodiska systemet börjar med lantan (atomnr 57) och slutar med lutetium (atomnr 71). som har upptäckts på en exoplanet.

Förutom de ovan nämnda upptäckterna bekräftade studien också tidigare upptäckter av magnesium (Mg), kalcium (Ca), krom (Cr) och järn (Fe) i atmosfären på MASCARA-4b. Författarna till artikeln uppmuntrar till ytterligare atmosfäriska studier av exoplaneter för att söka andra sällsynta ämnen.

Bild vikipedia på storleksförhållande av stjärnklasser. Stjärnan som ovan planet finns vid är av storlek A. Följ länken här på än mer intressant  info om skillnader mellan olika stjärnklasser (spektralklasser).

Hör rymdens porlande ljud

 

Jordens magnetiska miljö är fylld med en symfoni av ljud som vi inte kan höra med våra öron. Runt om på vår planet utgör ultralågfrekventa vågor en kakofonisk operett som utgår från det dramatiska förhållandet mellan jorden och solen.

Ett nytt NASA-finansierat medborgarvetenskapsprojekt som heter HARP (eller Heliophysics Audified Resonances in Plasmas) har arbetats fram som ger  mänskliga öron möjlighet att höra ljudvågor som annars inte är hörbara. Tidiga tester i projektets resultat har redan gjort överraskande fynd i materialet och medborgarforskare kan ännu gå med och medverka i denna sonisk rymdutforskning för att dechiffrera de kosmiska vibrationerna till hörbara sådana så vi kan höra solens och jordens sång.

Hör ljudet här   jag tycker det låter som porlande vatten.

Bild på universum. Från https://www.wallpaperflare.com/