Kvartskristall upptäckt i moln på WASP-17 b

 

WASP-17b är en exoplanet i stjärnbilden Skorpionen som kretsar kring stjärnan WASP-17 som ligger 1300 ljusår från oss.

Kvartskristall är ett mineral, ett av de vanligaste mineralerna i jordens kontinentala skorpa och består av kisel och syre.

Forskare från Cornell University har nu med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope (JWST)upptäckt att det finns  kvartsnanokristaller i höghöjdsmoln över WASP-17 b. Upptäckten gjordes med MIRI (Webb's Mid-Infrared Instrument). Detta är första gången som kiseldioxidpartiklar (SiO2) har upptäckts i en exoplanets atmosfär.

Kvartskristallerna är endast cirka 10 nanometer i diameter (en miljondels centimeter) små nog för att 10000 skulle kunna passa sida vid sida över ett mänskligt hårstrå. Deras existens rapporterades i artikeln "JWST-TST DREAMS: Quartz Clouds in the Atmosphere of WASP-17b", publicerad i Astrophysical Journal Letters den 16 oktober.

WASP-17 b  är mer än sju gånger större än Jupiter men med en massa mindre än hälften av Jupiters vilket gör WASP-17 b till en av de största och "svulstigaste" kända exoplaneterna. Detta, tillsammans med dess korta omloppstid runt sin sol på 3,7 jorddagar gör planeten idealisk för transmissionsspektroskopi: en teknik som innebär att man mäter filtrerings- och spridningseffekterna från en planets atmosfär mot stjärnljuset för att upptäcka egenskaper i dess sammansättning.

Till skillnad från mineralpartiklar som finns i moln över jorden, sveps inte kvartskristallerna som detekterats i molnen på WASP-17 b  uppstigna av väder och vind från en stenig yta. Istället har de sitt ursprung och bildande i själva atmosfären.

WASP-17 b har en temperatur av cirka 1500 Celsius trycket där kvartskristallerna bildas högt upp i atmosfären är ungefär en tusendel av vad vi upplever på jordens yta. Under dessa förhållanden kan fasta kristaller bildas direkt utan att först gå igenom en vätskefas, beskriver huvudförfattaren till studien David Grant vid University of Bristol.

Exakt hur mycket kvartkristaller det finns och hur utbredda molnen med dessa är är svårt att avgöra, men teamet hoppas kunna undersöka detta genom att kombinera observationerna av WASP-17b med andra observationer av systemet med hjälp av JWST, skriver medförfattare Nikole Lewis docent i astronomi vid College of Arts and Sciences, medlem i Carl Sagan Institute och ledare för Webb Guaranteed Time Observation (GTO)-program. 

WASP-17 b är en av tre planeter som JWST Telescope Scientist Team's Deep Reconnaissance of Exoplanet Atmospheres using Multi-instrument Spectroscopy (DREAMS) har som mål att samla in en omfattande uppsättning observationer från: en het Jupiter (WASP-17 b) de övriga är en varm Neptunus och en tempererad stenplanet. Men det framgår inte vilka dessa är i artiklen från Cornwell University från vilket detta inlägg har som utgångspunkt.

MIRI-observationerna av den heta Jupiterlika WASP-17 b gjordes som en del av GTO-programmet med nr 1353.

Bild vikipedia på storleksjämförelse mellan Jupiter och WASP-17b.

Två stora isplaneter har kraschat med varandra.

 

Onsdagen den11 oktober 2023 rapporterade ett internationellt team av astronomer de första observationerna någonsin av efterdyningarna av två jätteplaneter som kolliderat runt en stjärna lik vår sol i ett annat solsystem.

Kollisioner mellan planeter är inte ovanliga i vårt eget solsystems historia därför är upptäckter av detta slag intressanta då de ger nya rön  över hur kosmiska grannskap av unga slag som liknar vårt eget solsystems förflutna utvecklas genom historien genom kaotiska och våldsamma händelser.

Astronomerna upptäckte först efterglöden av kollisionen mellan dessa isjätteplaneter vilka var tyngre än jorden men lättare än Neptunus i december 2021 när planetsystemets sol 2MASS J08152329-3859234, plötsligt ljusförsvagades.

Uppföljande observationer i synliga ljusvåglängder avslöjade att förmörkningen varade i cirka 500 dagar. Förmörkelsen började 2,5 år efter att observationer i infrarött ljus indikerade att en ljusförändring inträffade vilket tyder på att det som förmörkade stjärnan och fick ljuset att försvagas hade en omloppstid på minst 2,5 år. Jag förstod att det var en ovanlig händelse, beskriver Matthew Kenworthy, docent vid Leidens universitet i Nederländerna och huvudförfattaren till studien i ett uttalande.

Stjärnan är lik vår sol men är bara ungefär 300 miljoner år gammal vilket är mycket yngre än vår egen 4,6 miljarder år gamla sol. Flera stora nedslag av meteorer och planet- och månkrascher var en vanlig företeelse i vårt eget solsystems historia. Forskning har visat att sådana kollisioner i stor skala upphörde för cirka 3,9 miljarder år sedan i vårt solsystem vilket banade väg för det relativt fredliga system vi ser idag även om sällsynta kollisioner fortfarande inträffar.

Resultaten från ovan upptäckt och studie tyder på att även färdigbildade planeter  kolliderar. Framtida observationer med NASA:s James Webb Space Telescope ska observera hur detta stoftmoln (resterna efter kollisionen) sprids under de närmaste åren. Något som kan lära oss mer om tidiga solsystem.

Bild vikipedia  på stjärnbilden Akterskeppets (Puppis) läge. Platsen där ovan kollision skett 1850 ljusår bort från oss.

Fem saker om Psyche-sonden som ska besöka asteroiden Psyche

 

Psyche är en farkost som kommer att utforska ursprunget till planetkärnor genom att studera den metalliska asteroiden 16Psyche. Den 13 oktober började den sin färd och beräknas vara framme under 2029 vid asteroiden.  Fem saker som kan vara intressanta att veta om asteroiden Psyche och sonden Psyche är följande.

1. Om asteroiden Psyche kunde brytas skulle dess järn-, nickel- och guldfyndigheter vara värda 10 kvadriljoner dollar (det är 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 dollar) enligt en uppskattning som rapporterats i tidskriften Forbes. Men det finns ingen möjlighet att forsla dessa fyndigheter till jorden

2. Psyche-sonden sändes iväg med en SpaceX Falcon Heavy-raket, men för att slutföra sin 3,6 miljarder kilometer långa resa kommer sonden övergå till en mycket effektivare form av framdrivning.

Psyches solpaneler ska omvandla ljus till elektricitet och ge ström till dess fyra solelektriska propellrar. Dessa använder elektromagnetiska fält för att accelerera och driva ut joner (laddade atomer) av xenon, samma inerta gas som används i bilstrålkastare och plasma-TV-apparater.

3. Med djuprymdsuppdrag krävs högre och högre datahastigheter därför vänder sig NASA nu till laserbaserade system för att komplettera radiofrekvensbaserad kommunikation.

Psyche genomför ett tekniskt experiment genom att använda en "10-faldig ökning av traditionella telekomdatahastigheter, beskriver Abi Biswas från NASA:s Jet Propulsion Laboratory – vilket möjliggör överföring av bilder med högre upplösning, mer vetenskaplig data och strömmande video. NASA kommer att skjuta en laserstråle från en JPL-anläggning på Taffelberget i Kalifornien, och rymdfarkosten kommer att avfyra sin signal tillbaka till Caltechs Palomarobservatorium. Förhoppningen är att så småningom kunna använda tekniken på bemannade uppdrag till Mars.

4. Psyche har en uppsättning dedikerade vetenskapliga instrument för att undersöka asteroidens kemiska och mineraliska sammansättning och leta efter tecken på ett uråldrigt magnetfält.

Forskarteamet kommer också att använda Psyches gamla radiosystem för att undersöka asteroidens gravitationsfält med hjälp av dopplereffekten.

5. Med tanke på Psyches ljusstyrka fanns det tills nyligen en bred konsensus om att Psyche är nästan helt och hållet bestående av metall – i enlighet med teorin om att det är en exponerad planetkärna vars steniga skorpa och mantel blåstes av i en forntida kollision.

Men det sätt på vilket asteroiden påverkar gravitation på närliggande kroppar tyder det på att den är mindre tät än vad  järnkroppar borde vara, enligt en artikel från 2022 av forskare vid Brown University.

En möjlighet som de lägger fram är att järnsprutande vulkaner förde upp metall från Psyches kärna för att täcka dess yta  och bildade en stenig mantel – vilket i praktiken skapade en struktur som liknar en smörgås av metall.

2029 når sonden Psyche sin destination. Asteroiden finns i asteroidbältet emellan Mars och Jupiter. .

Bild vikipedia på 16 Psyche fotograferad av Very Large Telescopes adaptiva optiksystem i augusti 2019.

En vit dvärgstjärna gav sig iväg på egen hand från stjärnhopen Hyades.

 

Stjärnhopen Hyades finns 153 ljusår bort från oss och är synlig med blotta ögat i riktning mot stjärnbilden Oxen. Hyades innehåller hundratals stjärnor av liknande ålder – cirka 625 miljoner år – liknande metallicitet och med likartade rörelsemönster. Men något saknas i Hyadeshopen: vita dvärgstjärnor. Det finns en brist på dem här. Det har bara hittats åtta stycken i klustrets kärna. I en ny studiebeskrivs dock att  man hittat en som kastats ut från klustret. En ultramassiv vit dvärgstjärna viken i storlek närmar sig massgränsen för den här typ av stjärnrest.

”En vit dvärg är en stjärna som varit normalstor men kollapsat till en dvärgstjärna med mycket liten storlek efter att den gjort slut på sitt kärnbränsle. Men då stjärnhopen består av många unga stjärnor kanske bristen på vita dvärgstjärnor inte är så konstig”.

Studien har titeln "An Extremely Massive White Dwarf Escaped From the Hyades Star Cluster". Artikeln har skickats in till The Astrophysical Journal för publicering och finns för närvarande tillgänglig på arXiv:s preprintserver. Huvudförfattare är David Miller från institutionen för fysik och astronomi vid University of British Columbia.

I öppna stjärnhopar som Hyades är stjärnorna löst bundna med varandra och med tiden förloras stjärnor genom växelverkan med gasmoln eller till andra stjärnhopars gravitation sin plats i stjärnhopen. Miller och hans medforskare undersökte bristen på vita dvärgstjärnor i Hyades för att att rekonstruera Hyadhopens historia. Om de kan identifiera stjärnor som har kastats ut särskilt då vita dvärgar kan de pussla ihop stjärnhopens historia.

ESA:s rymdsond Gaia har spårat mer än 1 miljard stjärnor i Vintergatan vilket ger Miller och hans kollegor en massiv sammanställning av data att söka igenom. Teamet hittade tre ultramassiva vita dvärgar med kinematik som tyder på att dessa kan ha lämnat Hyadeshopen. Massan för två av dessa gjorde det däremot osannolikt att dessa två  kom från Hyadeshopen men den tredje kan ha kommit därifrån. Det objektet "verkar med hög sannolikhet vara en rymling från klustret, skriver författarna.

Vita dvärgar är lika massiva som solen men med en storlek som jorden. De består av elektrondegenererad materia och slutade med  fusion för länge sedan. Den enda energi de avger nu är en kvarvarande termisk energi.

Vita dvärgar är slutstadiet för cirka 97 % av stjärnorna i Vintergatan. De styrs av Chandrasekhar-gränsen och kan bara bestå av cirka 1,44 solmassor. Om de har mer massa än så, vanligtvis genom att suga upp den från en dubbelstjärnekompanjon, exploderar de som typ 1a-supernovor och hela den vita dvärgens massa försvinner ut i rymden. 

Vår sol kommer att sluta som en vit dvärgstjärna en gång  i en avlägsen framtid.

Bild vikipedia på stjärnklustret Hyades som finns 157 ljusår bort från oss.

OSIRIS-REx prov från asteroiden Bennu är nu till en del undersökt

 

OSirix Rex sköts upp under 2016 för att ta prov från ytan på asteroiden Bennu Det lyckades den 1 oktober  2020 och nu är detta prov till viss del analyserat efter att farkosten kom tillbaks till Jorden med markprovet den  24 september 2023.

OSIRIS-REx-provet (60 gram av Bennus jord) är det största kolrika asteroidprovet som någonsin levererats till jorden och kommer att hjälpa forskare att förstå mer om livets ursprung på vår egen planet, enligt uttalade av NASA-administratören Bill Nelson. Nästan allt vi gör på NASA syftar till att svara på frågor om vilka vi är och var vi kommer ifrån tillägger Nelson. NASA-uppdrag likt OSIRIS-REx kommer att förbättra vår förståelse av asteroider som kan hota jorden samtidigt som vi får en inblick i vad de består av. Provet från Bennu som nu kommit till jorden kommer att ta decennier att helt undersöka.

Även om mer arbete behövs för att förstå egenskaperna hos de kolföreningar som hittats bådar den första analysen gott för framtida analyser av asteroidprovet. Hemligheterna som finns i stoftet från asteroiden kommer att studeras i årtionden framöver och ge insikter om hur vårt solsystem bildades, hur föregångarmaterialen till liv kan ha uppstått på jorden och vilka försiktighetsåtgärder som måste vidtas för att undvika asteroidkollisioner med jorden.

Våra laboratorier var redo för vad Bennu än hade i beredskap för oss, beskriver Vanessa Wyche, chef för NASA Johnson. Vi har haft forskare och ingenjörer som arbetat sida vid sida i åratal för att utveckla specialiserade handskfack för att ta emot stoftet och utveckla verktyg för att hålla asteroidmaterialet sterilt och för att analysera stoftet så att forskare nu och årtionden framåt kan studera denna värdefulla last från kosmos.

Inom de första två veckorna efter hemkomsten av stoftet utförde forskarna snabbanalys av materialet och samlade in bilder från ett svepelektronmikroskop, infraröda mätningar, röntgendiffraktion och analys av kemiska grundämnen. Datortomografi med röntgen användes även för att framställa en 3D-datormodell av en av partiklarna vilket framhävde dess mångsidiga inre. Denna tidiga glimt gav bevis på rikligt med kol och vatten i stoftet.

Bild vikipedia på asteroiden Bennu.

Vintergatans för flertalet människor okända utseende och rörelse

 

Vintergatan avbildas ofta som en platt snurrande skiva av stoft, gas och stjärnor. Men om man kunnat zooma ut och ta ett foto från kanten har den en distinkt skevhet och denna skeva skiva rör sig därute som en manet gör i havet. Även om forskare länge genom observationsdata har vetat att Vintergatan är skev och dess kanter är utsvängda som en kjol har förklaringen till detta varit okänd.

Harvard-astronomer vid Center for Astrophysics | Harvard och Smithsonian (CfA) har nyligen utfört de första beräkningarna som förklarar detta fenomen, med övertygande bevis som pekar på att förklaringen är att Vintergatan är innesluten i en halo av mörk materia. Beräkningarna stärker också den nuvarande uppfattningen om hur galaxen utvecklades och kan ge ledtrådar till några av den mörka materiens mysterier.

Beräkningarna skedde under ledning av Jiwon Jesse Han, en Griffin Graduate School of Arts and Sciences-student knuten till CfA. Artikeln om arbetet är publicerad i Nature Astronomy och inkluderar medförfattarna Charlie Conroy och Lars Hernquist, båda fakultetsmedlemmar vid CfA vid institutionen för astronomi.

Vår galax ligger inuti ett diffust moln ett så kallat  stjärnhalo som sträcker sig mycket långt ut i universum. I ett banbrytande arbete som publicerades förra året drog Harvard-teamet slutsatsen att stjärnhalot lutar och har elliptisk form som kan liknas vid en zeppelinares eller fotboll av det slag som använd i amerikansk fotboll.

Med utgångspunkt av det antog teamet att det här fanns ett halo  av mörk materia med samma form. Mörk materia utgör 80 procent av galaxens massa men är osynlig eftersom den inte interagerar med ljus, så formen på detta mörka materiahalo måste härledas. Genom att använda modeller för att beräkna stjärnornas banor som en lutande avlång halo av mörk materia fann teamet en nästan perfekt matchning med befintliga observationer av en skev, utsvängd galax.

En lutande mörk materia halo är faktiskt ganska vanlig i simuleringar men ingen har utforskat dettas effekt på Vintergatan, beskriver Conroy. Det visar sig att lutningen är ett elegant sätt att förklara både magnituden och riktningen på vår galax vingliga skiva, beskriver han.

Forskare hade länge antagit att Vintergatan bildades på grund av en galaktisk kollision. Astronomernas arbete bekräftar ytterligare den hypotesen.

Bild från Stjärnor avslöjar Vintergatans rätta jag - Syre Stockholm (tidningensyre.se)  med följande text Kartläggningen av Vintergatan visar att vi lever i en förvrängd värld. Vår egen galax är nämligen böjd i en S-liknande form. Vårt eget solsystem, med jorden och alla planeter, ligger en bit bort från galaxens mitt. En position som på bilden är märkt med en liten sol. Längdskalan visar antal ljusår. | Foto: J Skowron Utöver detta rör sig vintergatan som en manet därute.

I galaxhopen Abell 514 har upptäckts en böjd radiostråle.

 

Astronomer som gjort djupa lågfrekventa radioobservationer av galaxhopen Abell 514 med hjälp av det uppgraderade radioteleskopet uGMRT (Giant Metrewave Radio Telescope i Indien).  upptäckte  en stor böjd radiostråle i stjärnklustret. Fyndet redovisas i en artikel publicerad den 2 oktober på pre-print-servern arXiv. 

Det var då astronomer under ledning av Wonki Lee vid Yonsei University i Seoul, Sydkorea undersökte radiokällor i A514 genom radioobservationer fyndet gjordes.

Observationerna visade att radiostrålningen från en av tre radiogalaxerna i A514, den med beteckningen PKS 0446-20 härstammar från de två radioloberna i den aktiva galaxkärnan (AGN) och sträcker sig ut mot den södra periferin. Den linjära storleken på denna böjda stråle uppmättes till cirka 2,3 miljoner ljusår.

Bilderna som erhöls med uGMRT visar att två radiolober är anslutna till den 1300 ljusår långa nord-sydliga strukturen vilken fått namnet "bron". Den södra änden av bron ansluter till den 1000 ljusår långa "bågen", vilken är konkav mot klustercentret. Den östra änden av bågen verkar ha kontakt med den norra änden av den 1300 ljusår långa svansen.

Observationerna upptäckte också en diskontinuitet i röntgenstrålens ljusstyrka och en hög polarisering vid platsen för den utökade radiostrålningen i A514. Detta är enligt författarna till studien  ett resultat av jetplasmafördelningen längs kallfronten av den senaste klusterfusionen.

Forskarna beskrev att en passiv plasmabubbla, injicerad under en klusterfusion utanför axeln då kan genomgå en sträckning längs den kalla fronten av det infallande klustret vilket ses här.

Denna sträckningsprocess resulterar i en utökad radioemission som liknar observationen i A514. I den sena fusionsfasen omfördelas bubblan i klustrets utkant med sin förlängning inriktad på klustret, beskriver de.

Bild  från https://asd.gsfc.nasa.gov   En PSPC-bild av hopen Abell 514 med en exponeringstid på 18,1 ksek. Den här bilden har utjämnats med en adaptiv utjämning och inkluderar fotoner i energiområdet 0,1 - 2,0 keV. Denna optiska bild är från Digital Sky Survey 2.