Dammig kattsvansliknande formation i Beta Pictoris-systemet

 

Beta Pictoris är den näst ljusstarkaste stjärnan i stjärnbilden Målaren. Den är belägen drygt 63 ljusår från oss är 1,75 gånger massivare och 8,7 gånger ljusstarkare än vår sol. Beta Pictoris-systemet är mycket ungt endast mellan 8–20 miljoner år gammalt.

Här finns den första stoftskiva som avbildats runt en annan stjärna. Skivan består av skräp efter kollisioner mellan asteroider, kometer och planetbildningsmateria. Observationer från NASA:s rymdteleskop Hubble avslöjade nyligen en andra skräpskiva i detta solsystem. Denna är lutande i förhållande till den yttre skivan som först sågs. Nu har ett team av astronomer som använt NASA:s James Webb Space Telescope för att avbilda Beta Pictoris-systemet upptäck yttrligare en tidigare okänd struktur.

Forskarlaget leddes av Isabel Rebollido vid Astrobiology Center i Spanien och använde Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) och MIRI (Mid-Infrared Instrument) för att undersöka sammansättningen av Beta Pics tidigare upptäckta fragmentskivor. Resultaten överträffade deras förväntningar och avslöjade ytterligare en skarpt lutandeskiva av damm formad som en kattsvans som sträcker sig från den sydvästra delen av den sekundära skräpskivan.

”Beta Pictoris finns på avstånd lämpligt för oss att studera här finns en ljusstark stjärna  en komplex cirumstellär miljö med flerkomponentskivor, exokometer och två avbildade exoplaneter", beskriver Rebollido, huvudförfattare till studien. Även om det har gjorts tidigare observationer från marken i samma våglängdsområde som nu gjorts hade tidigare undersökningar av systemet inte den känslighet och rumsliga upplösning som från Webbteleskopet därför var det först nu som kattsvansfunktionen upptäcktes. Även med Webbteleskopet var det avgörande att se på Beta Pic i samma våglängdsområde - i det här fallet det mellaninfraröda - för att upptäcka kattensvansformationen då den bara dök upp i MIRI-data. Webbs mellaninfraröda data avslöjade även skillnader i temperatur mellan Beta Pics två skivor vilket sannolikt beror på skillnader av deras sammansättning.

"Vi förväntade oss inte att Webb skulle avslöja att det finns två olika typer av material runt Beta Pic, men MIRI visade  tydligt att materialet i den sekundära skivan och kattens svans är varmare än det i huvudskivan", beskriver Christopher Stark, medförfattare till studien vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

För att förklara den varmare temperaturen drog teamet slutsatsen att stoftet kan vara ett mycket poröst "organiskt eldfast material", liknande det material som finns på ytan av kometer och asteroider i vårt solsystem. Till exempel visade en preliminär analys av material som samlats in från asteroiden Bennu vid NASA:s OSIRIS-REx-uppdrag att det var mycket mörkt och kolrikt, ungefär som det som nu  MIRI upptäckte vid Beta Pic. En stor kvardröjande fråga kvarstår dock: Vad kan förklara formen som ser ut som en kattsvans, en unikt böjd form till skillnad från vad man ser i skivor runt andra stjärnor?

Rebollido och teamet modellerade olika scenarier i ett försök att efterlikna kattsvansformationen och reda ut dess ursprung. Även om ytterligare forskning och tester krävs, presenterar teamet en stark hypotes om att kattsvansen  är resultatet av en dammproduktionshändelse som inträffade för ca hundra år sedan.

Resultaten presenterades vid en presskonferens vid American Astronomical Societys 243:e möte i New Orleans, Louisiana. Observationerna gjordes som en del av programmet Guaranteed Time Observation 1411.

Bild vikipedia Olika planetformationsprocesser, inklusive av exokometer och andra planetesimaler (asteroidliknande himlakropp)  runt omkring Beta Pictoris (NASAs konstnärliga framställning).

NY teknik i sökandet efter utomjordiskt liv

 

SETI-institutets Commensal Open-Source Multimode Interferometer Cluster (COSMIC) vid Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) är ett instrument för sökning efter utomjordisk intelligens (SETI). Denna banbrytande teknik är en detektor COSMIC som scannar efter utomjordiska signaler och banar väg för framtida forskning med hjälp av en kopia av rådata från teleskopets observationer. Kärnan i COSMIC:s uppdrag utgår i den urgamla frågan: Är vi ensamma i universum? Projektforskaren Dr. Chenoa Tremblay med team beskrev projektet i en artikel nyligen som publicerats i The Astronomical Journal.

Det som utmärker COSMIC är dess förmåga att anpassa sig till framtiden. Systemet är designat för framtida uppgraderingar vilket säkerställer att COSMIC förblir i framkanten av kosmisk utforskning. Med potential att utöka sin kapacitet kan COSMIC snart täcka fler stjärnor, utforska fler frekvenser och öka vår förståelse av kosmos. Det är viktigt att notera att COSMIC:s kapacitet sträcker sig längre än till att söka efter utomjordisk intelligens.

"COSMIC introducerar modern Ethernet-baserad digital arkitektur på VLA, vilket möjliggör en testbädd för framtida teknologier när vi går in i nästa generations sökverktyg", beskriver Tremblay. "För närvarande ligger fokus på att skapa en av de största undersökningarna för tekniska signaler någonsin, med undersökning över 500 000 observerade källor under de första sex månaderna. Flexibiliteten i designen möjliggör ett brett spektrum av andra vetenskapliga möjligheter, såsom att studera snabba radioblixtpulsstrukturer och söka efter axion-kandidater för mörk materia.

COSMIC ingår i projektet Phoenix, med kapacitet att söka efter signaler i miljontals stjärnor och potential att expandera till tiotals miljoner sökningar – ett språng i omfattning och känslighet. COSMIC, som för närvarande är i drift på VLA, söker med hjälp av observationer från Very Large Array Sky Survey (VLASS), som kommer att kartlägga 80 % av himlen i tre faser under två år och katalogisera cirka 10 miljoner radiokällor. 

COSMICs Ethernet-baserade system tillför ett nytt samarbetselement till kosmos. Multicasting-tekniken gör det möjligt för andra kommersiella system att få tillgång till COSMIC:s processorkraft vilket gör det möjligt för ett vetenskapligt ekosystem att utvecklas i framtiden. Föreställ dig flera teleskop som arbetar tillsammans för att lösa universums mysterier.

"COSMIC-systemet förbättrar VLA:s vetenskapliga kapacitet avsevärt. Dess huvudsakliga mål att upptäcka utomjordiska teknosignaturer ta itu med en av de mest djupgående vetenskapliga frågorna. Detta ämne var tidigare inte möjligt med VLA, säger Dr. Paul Demorest, National Radio Astronomy Observatory. Genom att arbeta parallellt med projekt som VLA Sky Survey kommer COSMIC att åstadkomma en av de största SETI-kartläggningarna någonsin, samtidigt som VLA kan genomföra sitt vanliga program för annan astronomisk forskning.

När vi ger oss ut på denna kosmiska resa med COSMIC är möjligheterna stora. Oavsett om man söker efter signaler från avlägsna civilisationer eller reder ut mysterierna med mörk materia, är COSMIC inte bara en detektor på ett teleskop; Det är en kosmisk följeslagare i vårt sökande efter kunskap

Bild https://www.pickpik.com/

Stjärnan HD 144432 omges av tre järnrika dammskivor

 

Med de framsteg som gjorts inom stjärn- och planetbildningsforskningen kan man nu undersöka förhållandena i miljön runt unga stjärnor och jämföra denna med det tidiga solsystemet. Med hjälp av Europeiska sydobservatoriets (ESO) Very Large Telescope Interferometer (VLTI) har ett internationellt forskarlag lett av József Varga från Konkoly-observatoriet i Budapest, Ungern, gjort detta. De observerade  skivan hos den unga stjärnan HD 144432 där planeter just nu bildas som finns ungefär 500 ljusår bort.

– När vi studerade stoftfördelningen i skivans innersta upptäckte vi för första gången en komplex struktur där stoft samlats i tre koncentriska ringar, beskriver Roy van Boekel forskare vid Max Planck-institutet för astronomi (MPIA) i Heidelberg, Tyskland medförfattare till en forskningsartikeln som publicerats i tidskriften Astronomy & Astrophysics om upptäckten.

HD 144432 är det första exemplet med ett så komplext ringsystem. Stjärnan finns i en zon rik på stoft av det material som stenplaneter som jorden bildas ur. Om man antar att ringarna indikerar närvaron av två planeter som bildas i luckorna i ringarna, uppskattar astronomerna dessa planeters massor till ungefär Jupiters storlek. Astronomerna bestämde stoftets sammansättning i den innersta skivan  dom finns från  stjärnan som motsvarar Jupiters avstånd till solen. De fann för forskare som studerar jorden bekanta mineral. Mineral av samma slag  som bildade de steniga planeterna i vårt solsystem: olika silikater (metall-kisel-syreföreningar) och andra mineraler som finns i vår jordskorpa och mantel och möjligen metalliskt järn som finns i Merkurius och jordens kärnor. Om studien bekräftas skulle ovan stjärna vara den första som har upptäckts med järn i planetbildande skivor.

– Astronomer har hittills förklarat  stoftskivors innehåll som att de har en blandning av kol- och silikatstoft, material som vi ser nästan överallt i universum. Ur ett kemiskt perspektiv är dock en järn- och silikatblandning mer trolig för de heta, inre diskregionerna.

Faktum är att den modellanalys som Varga, huvudförfattaren till den underliggande forskningsartikeln, tillämpade på insamlad data ger bättre ett mer passande resultat när man introducerar järn istället för kol som annars är det vanligaste i skivor. Dessutom kan stoftet som observeras i HD 144432-skivan vara så hett som ca 1500 grader Celsius vid innerkanten och måttliga 25 grader Celsius längre ut. Mineraler och järn smälter och kondenseras, ofta som kristaller i heta områdena nära en stjärna.

Kolkorn skulle inte klara värme av detta slag utan då bli kolmonoxid eller koldioxidgas. Kol kan dock fortfarande vara en betydande beståndsdel i de fasta partiklarna i den svalare delen av skivan vilket dock de observationer som gjorts i studien inte kunde spåra.  

 Merkurius och jorden är järnrika planeter medan jorden innehåller relativt lite kol. – Vi tror att HD-144432 skivan kan vara mycket lik vad som rådde i vårt tidiga solsystem som resulterade i massor av järn till de stenplaneter vi har idag (ex jorden), beskriver van Boekel och tillägger att  studien kan bli ytterligare ett exempel som visar att sammansättningen av vårt solsystem kan vara ganska vanlig. Förutom vårt solsystem verkar HD 144432 vara ett annat exempel på där planeter  bildas i en järnrik miljö.

Bild https://phys.org  Observation med European Southern Observatorys (ESO) Very Large Telescope Interferometer (VLTI) som hittade olika silikatföreningar och potentiellt järn, ämnen som också hittas i stora mängder på vårt solsystems steniga planeter. Kredit: Jenry

Kan syre i atmosfären visa på en tekniskt avancerad civilisation

 

I en ny studie publicerad i Nature Astronomy av Adam Frank, Helen F. och Fred H. Gowen Professor of Physics and Astronomy vid University of Rochester författare till The Little Book of Aliens (Harper, 2023) och Amedeo Balbi, docent i astronomi och astrofysik vid University of Roma Tor Vergata, Italien, beskrivs kopplingen mellan atmosfäriskt syre och den potentiella ökningen av avancerad teknik på avlägsna planeter.

I artikeln undersöker vi om en atmosfärs sammansättning är tecken på närvaron av avancerad teknik, beskriver Balbi. Frank och Balbi och hävdar att, utöver behov av andning och metabolism i flercelliga organismer är syre även avgörande för eld. Bruket av eld är ett kännetecken för en teknologisk civilisation. Forskarna fördjupar sig i begreppet "teknosfärer", expansiva områden av avancerad teknologi som avslöjar tecken – kallade "teknosignaturer" – av utomjordisk teknisk kunnig intelligens.

Oavsett om det handlar om matlagning, smide av metaller tillverkning av material för hem eller utnyttjande av energi genom att bränna bränslen, har förbränning varit drivkraften bakom jordiska industrisamhällen.

Genom att se på jordens historia fann forskarna att kontrollerad användning av eld och de efterföljande metallurgiska framstegen endast var möjliga när syrehalten i atmosfären nådde eller översteg 18 procent. Detta innebär att endast planeter med betydande syrekoncentrationer kan utveckla avancerade teknosfärer och lämna detekterbara teknosignaturer. De nivåer av syre som krävs för att biologiskt upprätthålla komplext liv och intelligens är inte lika höga som de nivåer som krävs för teknik, så även om en art kanske kan uppstå i en värld utan syre, kommer den inte att kunna bli en teknologisk art, enligt forskarna.

"Du kanske kan få biologi – du kanske till och med kan få intelligenta varelser – i en värld utan syre", beskriver Frank. Men utan en eldkälla kommer det aldrig att utvecklas högre teknik eftersom högre teknik kräver bränsle och smältning."

Här kommer "oxygen bottleneck" in i bilden, en term som myntades av forskarna för att beskriva den kritiska tröskel som skiljer världar som är kapabla att främja teknologiska civilisationer från de världar där detta inte är möjligt.

"Förekomsten av höga halter av syre i atmosfären är som en flaskhals som du måste ta dig igenom för att få en teknologisk art", säger Frank. "Du kan få allt annat att fungera, men om du inte har syre i atmosfären kommer du inte att ha en teknologisk art. Att rikta in sig på planeter med höga syrehalter bör därför prioriteras eftersom närvaron eller frånvaron av höga syrenivåer i exoplaneters atmosfärer kan vara en viktig ledtråd för att hitta potentiella teknosignaturer", beskriver Frank.

"Att upptäcka intelligent, teknologiskt liv på en annan planet skulle vara enormt", tillägger Balbi. – Därför måste vi vara extremt försiktiga med att tolka eventuella upptäckter. Vår studie tyder på att vi bör vara skeptiska till potentiella teknosignaturer från en planet med otillräckligt syre i atmosfären.

Bild https://www.deviantart.com/

Nya bilder visar Neptunus och Uranus i sina naturliga färger.

 

Professor Patrick Irwin vid Institutionen för fysik, University of Oxford och hans team fann att både Neptunus och Uranus har en likartad nyans av grönblått. Den allmänna uppfattningen är annars att Neptunus är djupt azurblå medan Uranus är blekt cyanblå.

Astronomer har dock länge vetat att de flesta bilder av de två planeterna inte exakt återger deras verkliga färg. Färgfelet uppstod på grund av att bilder tagna av båda planeterna under 1900-talet – bland annat av NASA:s Voyager 2-uppdrag, (den enda rymdfarkost som flugit förbi dessa världar) – tog bilder i skilda färgnyanser.

De enfärgade bilderna kombinerades senare för att skapa sammansatta färgbilder, som inte alltid var exakt balanserade för att uppnå en naturlig färgbild av planeterna särskilt Neptunus blev ofta för blå. Dessutom var de tidiga Neptunusbilderna från Voyager 2 kraftigt kontrastförstärkta för att bättre avslöja molnen banden och vindarna på Neptunus.

Professor Irwin påtalar: "Även om de välkända Voyager 2-bilderna av Uranus publicerades i en form som låg närma den "sanna" färgen, var de av Neptunus i själva verket utsträckta och förbättrade och därför i fel blå nyans.

Även om den artificiellt mättade färgen var känd vid den tiden bland planetforskare – och bilderna släpptes med bildtexter som förklarade det – gick den distinktionen förlorad med tiden. Genom att tillämpa vår modell på originaldata har vi kunnat rekonstruera den mest exakta representationen hittills av både Neptunus och Uranus färg (se ovan bild).

I den nya studien har forskarna använt data från rymdteleskopet Hubble rymdteleskop STIS och MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer)  på Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope. I båda instrumenten är varje pixel ett kontinuerligt spektrum av färger. Detta innebär att STIS- och MUSE-observationerna entydigt kan bearbetas för att bestämma den sanna färgen på Uranus och Neptunus.

Båda planeterna har en ganska likartad nyans i grönblått. Den största skillnaden är att Neptunus har en liten antydan till ytterligare blått vilket beror på ett tunt dislager på Neptunus.

Studien har fått namnet "Modelling the seasonal cycle of Uranus colour and magnitude, and comparison with Neptune" och har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Bild https://www.ox.ac.uk/

Titans övärld innehåller isberg bestående av kolväte

 

Titan är Saturnus största måne och den näst största månen i solsystemet efter Jupiters måne Ganymedes.

Titans öar är sannolikt flytande bitar av porösa frusna organiska fasta ämnen visar en ny studie som publicerats i Geophysical Research Letters, AGU:s tidskrift för rapporter i kortformat med titeln “The Fate of Simple Organics on Titan’s Surface”. Studiens författare är Studiens författare ärXinting Yu (korresponderande författare), University of Texas i San Antonio. Yue Yu, University of California Santa Cruz, Universitetet i Genève. Julia Garver, University of California Santa Cruz. Xi Zhang, University of California Santa Cruz. Patricia McGuiggan, Johns Hopkins University

Titan har en dimmig orange atmosfär 50 % tjockare än jordens, rik på metan och andra kolbaserade molekyler. Ytan på Titan är täckt av mörka sanddyner bestående av organiskt material och hav av flytande metan och etan. På radarbilder ses ljuspunkter på havets yta (öar) som kan bestå från några timmar till veckor eller längre.

Dessa kortlivade öar sågs första gången 2014 under Cassini-Huygens-uppdraget sedan dess har forskare försökt ta reda på vad de består av och hur de uppkommer.

Xinting Yu, planetforskare och huvudförfattare till den nya studien ställde sig frågan och gjorde en närmare undersökning med de data som finns på förhållandet mellan Titans atmosfär, flytande sjöar och de fasta material som avsatts på månens yta ifall detta skulle kunna avslöja orsaken till dessa öar. ”Jag ville undersöka om öarna kunde vara organiska ämnen som flyter på ytan likt pimpsten på vatten här på jorden innan de sjunker”, skriver Yu.

Titans övre atmosfär är tät och har hög densitet och består av organiska molekyler. Molekylerna kan klumpa ihop sig, frysa samman och falla ner på månens yta, floder och sjöar där vågorna bara är några millimeter höga.

Yu och hennes team var intresserade av vad som hände med dessa organiska klumpar när de nådde Titans kolvätesjöar. Skulle de sjunka eller flyta? För att hitta svaret undersökte teamet först om Titans organiska fasta ämnen helt enkelt skulle lösas upp i dessa sjöar. Eftersom sjöarna redan är mättade med organiska partiklar antog teamet att de fallande fasta ämnena inte skulle lösas upp när de nådde vätskan. Om materialet skulle sjunka direkt skulle vi inte se dessa öar, beskriver Yu. ”De bör flyta ett tag, men inte under en längre tid."

Om de isiga klumparna var tillräckligt stora och har rätt förhållande mellan håligheter och smala rör skulle det flytande metanet (eller etanet) kunna sippra in tillräckligt långsamt för att klumparna skulle kunna dröja sig kvar på ytan under en tid upptäckte forskarna i sina modeller.

Yus modeller tyder på att enskilda klumpar sannolikt är för små för att flyta på egen hand. Men om tillräckligt många klumpar samlas nära stranden kan större bitar brytas loss och flyta iväg, på samma sätt som glaciärer kalvar på jorden. Med en kombination av en större storlek och rätt porighet skulle dessa organiska glaciärer kunna förklara fenomenet med de tillfälliga öarna.

Förutom öarna kan ett tunt lager av frusna fasta ämnen som täcker Titans hav och sjöar förklara de flytande kropparnas ovanliga jämnhet. Således kan resultaten från denna studie förklara två av Titans mysterier.

Bild vikipedia Bilder av antalet sjöar på Titans norra halvklot (vänster) och södra halvklotet (höger)

Den gåtfulla komponenten i Venus moln avslöjad.

 

Venus moln. Forskare vet att dessa huvudsakligen består av svavelsyradroppar och något vatten, klor och järn. Koncentrationen varierar med höjden i den tjocka och giftiga atmosfären. Men hittills har inte gåtan om vad molnens fläckar och ränder består av lösts vilka syns i UV-strålning.

I en ny studie publicerad i Science Advances med stöd från Simons Foundation och Origins Federation har forskare från Universityof Cambridge funnit järnhaltiga sulfatmineraler stabila under de hårda kemiska förhållandena i Venus moln. Spektroskopisk analys avslöjade att en kombination av två mineraler, rhomboclase och surt järnsulfat, kan förklara den mystiska UV-absorptionsfunktionen på Venus.

De hittills enda tillgängliga uppgifterna om molnens sammansättning samlades in av sonder och avslöjade märkliga egenskaper i molnen som vi hittills inte har kunnat förklara fullt ut, beskriver Paul Rimmer från Cavendish Laboratory och medförfattare till studien. – I synnerhet när de undersöktes i UV-ljus hade  molnen ett specifikt UV-absorptionsmönster. Vilka grundämnen, föreningar eller mineraler är det som ger denna effekt frågade man sig?

Formulerad på grundval av Venus atmosfärskemi syntetiserade (producerade) teamet flera järnhaltiga sulfatmineral i ett vattenhaltigt geokemilaboratorium vid institutionen för geovetenskaper. Genom att suspendera de syntetiserade materialen i varierande koncentrationer av svavelsyra och övervaka de kemiska och mineralogiska förändringarna begränsade teamet kandidatmineralerna till rhomboclase och surt järnsulfat, vars spektroskopiska egenskaper undersöktes under ljuskällor som är speciellt utformade för att efterlikna spektrumet av solstormar beskriver Paul Rimmer och Samantha Thompsons FlareLab vid Cavendish Laboratory).

Ett fotokemilaboratorium vid Harvard samarbetade i forskningen genom att tillhandahålla mätningar av UV-absorbansmönstren för järn under extrema sura förhållanden, i ett försök att efterlikna Venusmolnen. Forskarna i ingår i den nybildade Origins Federation som främjar samarbetsprojekt av detta slag.

Mönstren och absorptionsnivån som visades i  kombinationen i dessa två mineralfaser överensstämmer med de mörka UV-fläckar som observerats i Venus moln, beskriver medförfattare Clancy Zhijian Jiang, från institutionen för geovetenskaper i Cambridge. Dessa riktade experiment avslöjade det intrikata kemiska nätverket i atmosfären och kastade ljus över grundämnenas kretslopp på Venus yta.

Vi kommer att få en chans att lära oss mycket mer om den här planeten under de kommande åren genom framtida NASA- och ESA-uppdrag som ska utforska Venus atmosfär, moln och yta, beskriver Rimmer och tillägger att studien är en grund för dessa framtida utforskningar.

Bild vikipedia - Molnstrukturen i Venus atmosfär synlig genom ultraviolett avbildning.