Första upptäckten av tunga grundämnen från en stjärnfusion

 

Ett team av forskare som använt flera rymd- och markbaserade teleskop, inklusive NASA:s James Webb Space Telescope, NASA:s Fermi Gamma-ray Space Telescope och NASA:s Neil Gehrels Swift Observatory, föratt observera en exceptionellt ljusstark gammablixt, GRB 230307A och identifiera denna troligen neutronstjärnekollision som genererade explosionen och skapade utbrottet. Webbteleskopet upptäckte grundämnet tellur i explosionens efterdyningar.

Andra grundämnen nära tellur i det periodiska systemet – som jod, vilket behövs för mycket av livet på jorden – kommer sannolikt också att finnas bland denna kilonovas utkastade material. En kilonova är en explosion som åstadkoms av en neutronstjärna som smälter samman med antingen ett svart hål eller med en annan neutronstjärna. 

Drygt 150 år efter att Dmitri Mendelejev skrev ner det periodiska systemet är vi nu äntligen i stånd att börja fylla i de sista luckorna av förståelse av var grundämnen med hjälp av Webbteleskopets upptäckt, beskriver Andrew Levan vid Radboud University i Nederländerna och University of Warwick i Storbritannien som var huvudförfattare till studien.

Även om neutronstjärnkollisioner under lång tid i teorin så kallade "tryckkokare" ansetts skapa några av de mer sällsynta grundämnena. Grundämne som är betydligt tyngre än järn men som är svåra att förstå bakgrunden till.

Kilonovor är extremt sällsynta vilket gör det svårt att observera dessa fenomen. Korta gammablixtar som traditionellt ansetts vara de som varar mindre än två sekunder kan vara biprodukter av dessa sällsynta sammanslagningsepisoder (kilonovor). Långa gammablixtar pågå i flera minuter och är vanligtvis förknippade med en massiv stjärna som försvinner som en supernova.

Gammablixten GRB 230307A är särskilt anmärkningsvärd. Först upptäckt av Fermi Gamma-ray Space Telescope  i mars är den näst ljusstarkaste gammablixten som observerats under över 50 års observationer, cirka 1 000 gånger ljusare än en typisk gammablixt som Fermi observerar. Den varade i 200 sekunder, vilket placerar den i kategorin långvariga gammablixtar trots dess ursprung. 

Gammablixten verkar komma från två neutronstjärnor som smälter samman, beskriver Eric Burns, medförfattare till artikeln och medlem av Fermi-teamet vid Louisiana State University.

Studien har publicerats i tidskriften Natur.

Bild vikipedia. En bild av GRB 230307A den röda pricken på den övre delen till vänster är gammablixten. Galaxen på den nedre delen av bilden är där neutronstjärnkollisionen skedde och gammablixten uppstod.

Fler lämningar efter gamla floder hittade på Mars

 

En ny analys av data insamlade av rovern Curiosity avslöjar att en många av kratrarna på Mars kan ha innehållet floder.

Vi fann bevis på att Mars sannolikt var en planet med många floder, beskriver Benjamin Cardenas, biträdande professor i geovetenskap vid Penn State och huvudförfattare i en ny artikel som beskriver upptäckten. Vi ser tecken på detta över hela planeten.

I studien publicerad i Geophysical Research Letters beskrivs hur forskarna använde numeriska modeller för att simulera erosion på Mars under årtusenden och fann att i kraterformationer finns så kallade bench-and-nose-landformer som med största sannolikhet är spår av forntida flodbäddar.

Studien är den första som kartlagt erosion av forntida marsiansk jord. Kartläggningen gjordes genom att träna en datormodell på en kombination av satellitdata, Curiosity-bilder och 3D-skanningar av stratigrafin – eller lager av sten, så kallad strata som avsatts under miljontals år – under havsbotten i Mexikanska golfen (för att förstå vilka formationer man letade efter).

Analysen gav en ny tolkning av kraterformationer på Mars som fram tills nu aldrig har förknippats med eroderade flodavlagringar. Vår forskning tyder på att Mars kan ha haft mycket fler floder än man tidigare trott vilket verkligen visar en stor trolighet på att det funnits forntida liv på Mars, beskriver Cardenas. Den ger en vision av Mars för länge sedan då större delen av planeten hade de rätta förutsättningarna för liv.

Medförfattare till artikeln var Kaitlyn Stacey, doktorand i planetär geovetenskap vid The Pennsylvania State University.

Bild vikipedia. Mars sedd från Hubbleteleskopet.

1952 försvann 3 stjärnor.

 

Den 19 juli 1952 genomförde Palomarobservatoriet en fotoundersökning av natthimlen. Bland annat för att hitta och identifiera asteroider. Omkring klockan 20.52 på kvällen fångades på en fotografisk plåt ljuset från tre stjärnor som låg nära varandra. Med en magnitud på 15 var de ganska ljusstarka. Klockan 21.45 fångades samma område på himlen igen, men den här gången syntes de tre stjärnorna ingenstans. På mindre än en timme var de försvunna.

De tre stjärnorna ses i den vänstra bilden ovan men är borta i den högra. Antagandet är att stjärnornas ljus plötsligt måste ha dämpats men det är svårt att förklara hur. Senare observationer fann inga tecken på att stjärnorna skulle blivit ljussvagare än magnitud 24. Det innebär att de sannolikt har försvagats med en faktor på 10 000 eller mer. Vad skulle kunna få stjärnorna att försvagas så otroligt mycket på ca en timme?

En idé är att det inte var tre stjärnor, utan en. Kanske råkade en stjärna lysa upp under en kort tid, till exempel genom en snabb radioblixt från en magnetar. Medan detta hände passerade kanske ett svart hål mellan objektet och oss vilket fick utbrottet att gravitationellt linsas som tre bilder under en kort tid. Problemet med denna idé är att en sådan händelse skulle vara ytterst sällsynt, ytterligare foton tagna under 1950-talet visar liknande snabba försvinnanden av stjärnor. I vissa fall är stjärnorna åtskilda av bågminuter vilket skulle vara svårt att åstadkomma med gravitationslinsning. 

En annan idé är att det inte alls var stjärnor. De tre ljuspunkterna låg inom 10 bågsekunder från varandra. Om de var tre enskilda föremål, måste något ha utlöst deras ljusförstärkning. Med tanke på tidsspannet på cirka 50 minuter skulle kausalitet och ljusets hastighet kräva att de inte var mer än 6 AU (1 AU är avståndet solen-jorden) från varandra. Det betyder att de inte behöver vara mer än 2 ljusår bort från oss. De kan ha varit objekt i Oorts kometmoln där någon händelse fick dem att lysa upp ungefär samtidigt. Senare observationer kunde inte hitta dem eftersom de sedan dess då bör ha drivit vidare längs sina banor. 

Ett tredje förslag är att de inte alls var objekt. Palomarobservatoriet ligger inte så långt från New Mexicos öknar där kärnvapentester ägde rum under 1950-talet. Radioaktivt damm från testerna kan ha förorenat de fotografiska plåtarna och skapat ljusa fläckar på vissa bilder. Med tanke på liknande försvinnanden som setts på andra fotografiska plåtar från 1950-talet verkar detta fullt möjligt. 

Det tredje förslaget anser jag vara det troligaste.

Bild https://www.universetoday.com/ Tre stjärnors försvinnande. Källa: Palomarobservatoriet/Solano, et al

En mycket gammal radiovågsexplosion i tid och rum kan användas till att väga universum

 

Astronomer har upptäckt den äldsta radiosignalen dom hittills och tänker använda den för att hitta den saknade halvan av universums materia.

Signalen är en snabb radioblixt som kallas FRB 20220610A och sändes ut 8 miljarder år bakåt i universums förflutna och dess ljus pulserade  från centrum av tre galaxer som ses  sammanslås.

Forskarna publicerade sin upptäckt den 19 oktober i tidskriften Nature. Om vi räknar ihop mängden normal materia i universum – de atomer som vi alla består av – finner vi att mer än hälften av det som borde finnas där idag saknas, beskriver studiens huvudförfattare Ryan Shannon, professor i astrofysik vid Swinburne University i Australien. Vi tror att den försvunna materian finns mellan galaxerna, men den kan vara så varm och diffus att den är omöjlig att se med dagens teknik, tillägger han.

Materia kan inte försvinna utan bara omvandlas till ny form. Kan den ha omvandlats till mörk materia? Min tanke.

För närvarande finns det två sätt att approximera den materia som finns i universum. I den första används gravitationslinser för att se hur materia förvränger ljusets väg från avlägsna galaxer genom rymden och den andra ser på universums första ljus från den kosmiska mikrovågsbakgrunden – reststrålning från Big Bang som kan avslöja var materia klumpade ihop sig i universums gryning och hur den utvecklats över tid. 

Problemet är  att dessa två metoder inte stämmer överens resultatmässigt vilket skapar en diskrepans som kallas Sigma-8-spänning och som hotar att slita sönder standardteorin om kosmologi. 

Var den försvunna materian kan finnas är inte förstått men astronomer har en föraning om att den finns i den intergalaktiska rymden i form av stora diffusa moln av gas och stoft. Men för att mäta dessa moln behöver astronomer kraftfulla ljuskällor för att finna den.

Snabba radioblixtar är perfekta för detta då de laddar ur sig mer energi på några millisekunder än vad solen gör på ett år. Astronomer har länge förbryllats över vad källan till dessa plötsliga, ljusa blixtar är. Men eftersom radioblixtar främst får utbrott i galaxer som ligger miljoner till miljarder ljusår bort och blossar upp snabbt är det svårt att vara på rätt plats och ha telekop riktat dit.  En känd källa till radioblixtar är en radiopulsar eller en magnetar ett starkt magnetiserat snabbt roterande skal av en slocknad stjärna. Utrustade med ovanligt starka magnetfält som är biljoner gånger kraftfullare än jordens snurrar de avslocknade stjärnorna i rymden och sveper ut strålar av intensiva radiovågor från sina poler som gigantiska fyrar.

Fram tills nu har astronomer bara upptäckt utbrott från lite mer än 5 miljarder år bak i universums förflutna vilket är för ungt för att göra denna beräkning. Den nu snabba radioblixten kan spåras 8 miljarder år tillbaka i universums 13 miljarder år gamla ålder ger nytt hopp om arbetsmetoden.

Även om vi fortfarande inte vet vad som orsakar dessa massiva utbrott av energiutbrott är snabba radioblixtar vanliga händelser i kosmos och vi kommer troligen att kunna använda dem för att upptäcka matera mellan galaxer och bättre förstå universums struktur (om det finns där), beskriver Shannon. Men det förutsätter att vi har uppmärksamheten riktad mot den plats en radioblixt uppkommer och det är svårt innan vi vet hur de uppkommer och kan rikta teleskopen dit vi förväntar oss en blixt i närtid.

Inlägget har sitt ursprung från en artikel Live Science av Ben Turner en brittisk skribent på vilken skriver om fysik, astronomi, teknik och klimatförändringar. Han tog examen från University College London med en examen i partikelfysik innan han utbildade sig till journalist.

Bild https://www.pexels.com/

Svarta hål kan finnas som par.

 

Svarta hål har en otrolig densitet och en så stark gravitationskraft att ingenting inte ens ljus kan ta sig ut från dessa om det fångas in. Ett svart hål skulle kunna packa ihop jordens massa till ett utrymme stort som en ärta.

Forskare från University of Southampton har tillsammans med kollegor vid universiteten i Cambridge och Barcelona visat att det är teoretiskt möjligt att svarta hål existerar som balanserade par – som hålls i jämvikt av en kosmologisk kraft (gravitation) – men ses som ett enda svart hål i ett teleskop.

Studien genomfördes av professor Oscar Dias (University of Southampton), professor Gary Gibbons (University of Cambridge), professor Jorge Santos (University of Cambridge) och Dr Benson Way (University of Barcelona). Studien publicerades i en artikel med titeln "Static Black Binaries in de Sitter Space" publicerad i tidskriften Physical Review Letters och granskad som en Viewpoint-artikel.

Konventionella teorier om svarta hål baserade på Einsteins allmänna relativitetsteori beskriver hur statiska eller snurrande svarta hål kan existera på egen hand, isolerade i rymden (utan samband med en galax). Svarta hål som av någon anledning hamnat som par skulle så småningom av gravitation enligt teorin  sammanslås till ett enda svart hål.

Detta är sant om man antar att universum är statiskt. Men hur är det med ett  universum som ständigt är i rörelse (som vårt där en ständigt ökande expansion sker)? Kan då par av svarta hål existera i harmoni i ett ständigt expanderande universum och då inte upptäckas som två stycken?

Standardmodellen i kosmologin utgår från att Big Bang gav upphov till universum och att det för cirka 9,8 miljarder år sedan dominerades av en mystisk kraft, kallad "mörk energi", som accelererar universum i en konstant ökande takt, beskriver professor Oscar Dias vid University of Southampton.

Forskare hänvisar till denna mystiska kraft som en "kosmologisk konstant". I ett universum som förklaras utifrån Einsteins teori utifrån en kosmologisk konstant finns svarta hål i en kosmologiskt accelererad bakgrund. Detta flyttar de teoretiska målstolparna av hur svarta hål kan interagera och existera tillsammans.

Genom komplexa numeriska metoder visar teamet bakom den senaste studien att två statiska (icke-spinnande) svarta hål kan existera i jämvikt – deras gravitation till varandra kompenseras av expansionen i samband med en kosmologisk konstant. Till och med i accelerationen av ett ständigt ökat expanderande universum förblir de svarta hålen låsta på ett fast avstånd från varandra. Hur mycket expansionen än försöker dra isär dem, kompenserar gravitationsattraktionen detta.

Sett på avstånd skulle ett par svarta hål vars attraktion kompenseras av den kosmiska expansionen se ut som ett enda svart hål. Det gör det svårt att upptäcka om det är ett enda svart hål eller ett par av dem, tillägger professor Dias.

Professor Jorge Santos vid University of Cambridge tillägger: Vår teori är bevisad för ett par statiska svarta hål, men vi tror att den kan tillämpas på snurrande hål också. Det verkar också troligt att vår lösning skulle kunna gälla för tre eller till och med fyra svarta hål vilket öppnar upp för en hel rad möjligheter.

Bild vikipedia av: Simulering av hur ett svart hål framför Vintergatan skulle se ut. Det svarta hålet har 10 solmassor och ses här från ett avstånd på 600 km. För att upprätthålla detta avstånd krävs en motacceleration på omkring 400 miljoner g.

NY upptäckt i Jupiters atmosfär.

 

NASA:s James Webb Space Telescope har upptäckt en tidigare okänd funktion i Jupiters atmosfär. Det är en snabb jetström som sträcker sig 4800 kilometer över Jupiters ekvator ovan de stora molntäckena. Upptäckten av denna jetstråle ger insikter i hur lagren i Jupiters turbulenta atmosfär interagerar och visar hur Webb kan spåra egenskaper som dessa.

Det här är något som överraskade oss totalt, beskriver Ricardo Hueso vid Baskiens universitet i Bilbao, Spanien, huvudförfattare till artikeln som beskriver upptäckten och som nyligen publicerades i Nature Astronomy.

Det som vi alltid har sett som suddigt dis i Jupiters atmosfär framstår nu i skarpa drag som vi nu kan se följer  planetens snabba rotation, tillägger Hueso.

Forskargruppen analyserade data från Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera). Data som insamlats i juli 2022. Även om olika markbaserade teleskop, rymdfarkoster som NASA:s Juno och Cassini och NASA:s rymdteleskop Hubble har observerat Jupiter-systemets förändrade vädermönster har Webbteleskopet tillhandahållit nya upptäckter om Jupiters ringar, månar och atmosfär, noterade  Imke de Pater vid University of California, Berkeley.

Jupiter skiljer sig från jorden på många sätt då Jupiter är en gasjätte och jorden är en stenig tempererad värld men båda planeterna har skiktad atmosfär. Våglängder av infrarött ljus, synligt ljus, radio- och ultraviolett ljus som man observerat Jupiter med under tidigare uppdrag har visat att det i lägre, djupare lager av planetens atmosfär finns stormar och ammoniakismoln.

Den nyupptäckta jetströmmen färdas i en hastighet av cirka 515 kilometer i timmen vilket är dubbelt så snabbt som en kategori 5-orkan här på jorden. Jetströmmen finns cirka 40 kilometer ovanför molnen i Jupiters lägre stratosfär.

Forskarna ska göra ytterligare observationer av Jupiter med Webbteleskopet  för att avgöra om jetströmmens hastighet och höjd förändras över tid.

Medverkande i studien var Ricardo Hueso (Hueso) (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatoriet i Paris), Leigh Fletcher (University of Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley)

Bild vikipedia på Jupiter tagen 1979 från Voyager 1. Bilden har förbättrats för att framhäva detaljer.

Gasjätteplaneter är vanligare i vissa solsystem i Vintergatan

 

En gasjätte (även kallad jätteplanet eller gasplanet) är en typ av planet som mestadels består av gas eller flytande materia men med en fast kärna.

Ett team av astronomer och astrofysiker från INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo dell'Osservatorio 5, Universidad Diego Portales, University of Exeter och Sorbonne Université  har funnitatt gasjättar kan vara vanligare i vissa delar av Vintergatan. I studien som publiceras i tidskriften Nature Communications, analyserade gruppen massan och rörelsen av 30 stjärnors planetsystem i Beta Pictoris Moving Group. 

Forskning har tidigare antytt att gasjättar som i vissa avseenden liknar Jupiter, troligen lättast bildas runt stjärnor med egenskaper som liknar solen. Men att hitta  gasplaneter har visat sig svårt.

I sitt arbete fokuserade forskargruppen på 30 stjärnor i ovan grupp för att bestämma deras massa och rörelser. Teamet valde gruppen av flera anledningar: Den är relativt liten. Det är mycket utrymme mellan stjärnorna och de är ganska unga. De resonerade att gasjättar kan vara mer benägna att utvecklas på sådana platser. Teamet hittade bevis på den potentiella existensen av gasjättar i 20 av de solsystem som de studerade  och fann troliga gasplaneter – som alla (om de kan bevisas existera vid fortsatta analyser)  kretsar långt från sin stjärna.

Mer arbete krävs för att bekräfta resultatet. Forskarna menar också att det verkar vara mer sannolikt att gasjättar bildas i små stjärngrupper något som vanligtvis inte har varit i fokus i forskningsinsatser inom detta område. Och det, påpekar de, tyder på att det kan finnas många fler gasjättar än man tidigare förmodat.

Bild vikipedia på Gasjätteplaneten Jupiters uppbyggnad. Denna genomskärning av Jupiter visar en modell av det inre av Jupiter förmodligen finns en stenig kärna täckt av ett djupt lager av metalliskt väte.