Astronomi og romfart nyheter

NASAs kompakte infrarøde kameraer muliggjør ny vitenskap

Et nytt infrarødt kamera med høyere oppløsning utstyrt med en rekke lette filtre kan undersøke sollys som reflekteres fra jordens øvre atmosfære og overflate, forbedre skogbrannvarsler og avsløre den molekylære sammensetningen til andre planeter.

Kameraene bruker sensitive, høyoppløselige supergittersensorer med anstrengt lag, opprinnelig utviklet ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, ved bruk av IRAD, intern forskning og utvikling .

Deres kompakte konstruksjon, lave masse og tilpasningsevne gjør det mulig for ingeniører som Tilak Hewagama å tilpasse dem til behovene til en rekke vitenskaper.

en hånd som holder en silisiumbrikke foran et kamera
Goddard-ingeniøren Murzy Jhabvala har hjertet i kamerateknologien Compact Thermal Imager – en infrarød sensor med høy oppløsning og høyspektral rekkevidde som passer for små satellitter og oppdrag til andre solsystemobjekter.

«Å feste filtre direkte til detektoren eliminerer den betydelige massen av tradisjonelle linse- og filtersystemer,» sa Hewagama. «Dette tillater et instrument med lav masse med et kompakt fokalplan som nå kan kjøles for infrarød deteksjon ved hjelp av mindre, mer effektive kjølere. Mindre satellitter og oppdrag kan dra nytte av deres oppløsning og nøyaktighet.»

Ingeniør Murzy Jhabvala ledet den første sensorutviklingen ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, i tillegg til å lede dagens filterintegrasjonsarbeid.

Jhabvala ledet også Compact Thermal Imager-eksperimentet på den internasjonale romstasjonen som demonstrerte hvordan den nye sensorteknologien kunne overleve i verdensrommet samtidig som den viste seg å være en stor suksess for jordvitenskapen. Mer enn 15 millioner bilder tatt i to infrarøde bånd ga oppfinnerne, Jhabvala, og NASA Goddard-kollegaene Don Jennings og Compton Tucker en pris for byråets Invention of the Year for 2021.

satellittvisning av skogkledde fjell med røde og gule pikselerte data
The Compact Thermal Imager fanget uvanlig alvorlige branner i Australia fra sin plass på den internasjonale romstasjonen i 2019 og 2020. Med sin høye oppløsning oppdaget formen og plasseringen av brannfronter og hvor langt de var fra bosatte områder – informasjon som er kritisk viktig for først. respondere.
Kreditt: NASA

Data fra testen ga detaljert informasjon om skogbranner , bedre forståelse av den vertikale strukturen til jordens skyer og atmosfære, og fanget opp en oppstrøm forårsaket av vind som løftet seg fra jordens landtrekk kalt en gravitasjonsbølge.

De banebrytende infrarøde sensorene bruker lag med repeterende molekylære strukturer for å samhandle med individuelle fotoner, eller lysenheter. Sensorene løser opp flere bølgelengder av infrarødt med en høyere oppløsning: 260 fot (80 meter) per piksel fra bane sammenlignet med 1000 til 3000 fot (375 til 1000 meter) mulig med gjeldende termiske kameraer.

Suksessen til disse varmemålende kameraene har trukket investeringer fra NASAs Earth Science Technology Office (ESTO), Small Business Innovation and Research og andre programmer for å ytterligere tilpasse rekkevidden og applikasjonene deres.

Jhabvala og NASAs Advanced Land Imaging Thermal IR Sensor (ALTIRS) team utvikler en seks-båndsversjon for årets LiDAR, Hyperspectral, & Thermal Imager (G-LiHT) luftbårne prosjekt. Dette første kameraet i sitt slag vil måle overflatevarme og muliggjøre forurensningsovervåking og brannobservasjoner ved høye bildefrekvenser, sa han.

NASA Goddard Earth-forsker Doug Morton leder et ESTO-prosjekt som utvikler en Compact Fire Imager for skogbranndeteksjon og prediksjon.

«Vi kommer ikke til å se færre branner, så vi prøver å forstå hvordan branner frigjør energi over livssyklusen,» sa Morton. «Dette vil hjelpe oss å bedre forstå den nye naturen til branner i en stadig mer brannfarlig verden.»

CFI vil overvåke både de varmeste brannene som frigjør mer klimagasser og kjøligere, ulmende kull og aske som produserer mer karbonmonoksid og luftbårne partikler som røyk og aske.

«Dette er nøkkelingredienser når det gjelder sikkerhet og forståelse av drivhusgassene som frigjøres ved forbrenning,» sa Morton.

Etter at de har testet brannbildekameraet på luftbårne kampanjer, ser Mortons team for seg å utstyre en flåte på 10 små satellitter for å gi global informasjon om branner med flere bilder per dag.

Kombinert med neste generasjons datamodeller, sa han, «denne informasjonen kan hjelpe skogvesenet og andre brannslokkingsbyråer med å forhindre branner, forbedre sikkerheten for brannmenn i frontlinjen og beskytte livet og eiendommen til de som lever i brannveien.»

Undersøke skyer på jorden og utover

Utstyrt med polarisasjonsfiltre, kan sensoren måle hvordan ispartikler i jordens øvre atmosfæreskyer sprer og polariserer lys, sa NASA Goddard Earth-forsker Dong Wu.

Denne applikasjonen vil utfylle NASAs PACE – Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem – oppdrag, sa Wu, som avslørte sine første lysbilder tidligere denne måneden . Begge måler polarisasjonen av lysbølgens orientering i forhold til kjøreretningen fra forskjellige deler av det infrarøde spekteret.

«PACE-polarimetrene overvåker synlig og kortbølge-infrarødt lys,» forklarte han. «Oppdraget vil fokusere på aerosol- og havfargevitenskap fra dagtidsobservasjoner. Ved middels og lange infrarøde bølgelengder vil det nye infrarøde polarimeteret fange opp sky- og overflateegenskaper fra både dag- og nattobservasjoner.»

I et annet forsøk jobber Hewagama med Jhabvala og Jennings for å innlemme lineære variable filtre som gir enda større detaljer innenfor det infrarøde spekteret. Filtrene avslører atmosfæriske molekylers rotasjon og vibrasjon samt jordas overflatesammensetning.

Denne teknologien kan også være til nytte for oppdrag til steinplaneter, kometer og asteroider, sa planetforsker Carrie Anderson. Hun sa at de kunne identifisere is og flyktige forbindelser som slippes ut i enorme skyer fra Saturns måne Enceladus.

«De er i hovedsak geysirer av is,» sa hun, «som selvfølgelig er kalde, men avgir lys innenfor den nye infrarøde sensorens deteksjonsgrenser. Å se på skyene mot solens bakgrunn vil tillate oss å identifisere deres sammensetning og vertikale fordeling veldig tydelig.»

Av Karl B. Hille

NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Månestøv kan gi drivhus på månen

Gemeni.no  Av Vegard Smevoll – Publisert 02.05.2024

Er det mulig å bygge drivhus på månen uten å ta med seg noe særlig med materiale fra jorda? Ja, mener forskere ved NTNU Samfunnsforskning og SINTEF. De bistår romfartsorganisasjonen ESA.

Det har ikke vært mennesker på månen siden i desember 1972. Nå vil forskere i Trondheim bidra til nye månereiser og etter hvert utforsking av planeten Mars.

For å klare lengre romreiser må astronauter dyrke mat på tur. Å bidra til at det skal være mulig er en sentral del av CIRiS sin kjernevirksomhet. 

NTNU Samfunnsforskning har over et par år hjulpet Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) med et viktig steg på Mars-drømmen: Drivhus for å dyrke planter på månen.

Drivhus av regolitt

I drivhusprosjektet er tanken at astronautene skal bruke regolitt (månestøv) som det finnes mye av på månens overflate, til å bygge drivhus på månen – et sted helt uten flytende vann, ingen vind, ganske kraftig stråling, og enorme temperaturforskjeller mellom dag og natt. Og som alle har sett på de få bildene som finnes fra tidligere måneferder: Beskjeden tyngdekraft.

Månen: Omtrent sånn kan produksjonen av avlingsvennlige drivhus se ut på månen.

Omtrent sånn kan produksjonen av avlingsvennlige drivhus se ut på månen. LER-produksjonen nederst til venstre, Produksjon av svovelkasser nede til høyre. Tegning: Sophie Labonnote-Weber

Materialet regolitt finnes også på jorda. Regolitt er nemlig en fellesbetegnelse på løsmasser, som humus, leire og sand som ligger over grunnfjell. Regolitt på jorda og på månen er bygget opp litt forskjellig.

Månen: Sophie Labonnote-Weber og Øyvind Mejdell Jakobsen.

Sophie Labonnote-Weber og Øyvind Mejdell Jakobsen. Foto: NTNU Samfunnsforskning AS

Astronauter kan ikke frakte med seg særlig med materiale fra jorda for å bygge drivhus på månen. Så hvordan skal de få til slike konstruksjoner av det som finnes på månen?

Kobler inn mer kompetanse

Prosjektleder Sophie Labonnote-Weber og seniorforsker Øyvind Mejdell Jakobsen, begge ved NTNU Samfunnsforskning, koblet på kompetanse fra SINTEF som kan mye om bygging og stoffers egenskaper.

Harald Justnes og Tobias Danner fra SINTEF Community, er begge eksperter på byggematerialer. De slo seg sammen med Johan Fahlstrøm og Olav Åsebø Berg fra SINTEF Manufacturing, som kan mye om automatiserte produksjonsteknikker.

Tidligere har forskere klart å lage et erstatningsmateriale som ligner veldig på regolitt.

Månen: Harald Justnes og Tobias Danner.

Harald Justnes og Tobias Danner. Foto: SINTEF

For å kunne forske videre på dette materialet, så SINTEF-forskerne for seg å bruke 3D-print av betong, laget av dette erstatningsmaterialet de har kommet opp med. Men etter å ha vurdert materialets egenskaper og forholdene på månen, fant de ut at dette ikke var den beste løsningen.

Ligner på Leca-kuler

Det er ikke mulig å bruke et vannbasert system i vakuumet på månen, med mindre du er inne i et trykksatt rom, ifølge forskerne.

I stedet valgte de et nytt konsept basert på hvordan man produserer ekspanderte leirekuler. Det har samme prinsipp som leca-kuler, bare i en annen form. Dette konseptet krever bare en liten mengde av en karbonkilde fra jorda, fordi reaksjonen mellom karbon og jernoksid i regolitten vil danne en CO2/CO-gass som blåser opp regolitten når den er varmet opp til en plastisk, nær smeltefase.

Og hvilken karbonkilde valgte de? Jo, sukker, av alle ting.

Astronautene må bygge blokker av utvidet regolitt

Regolitten på månen inneholder en del jernoksid. Hvis astronautene tilsetter en liten mengde karbon, her: sukker, og deretter varmer det opp til omtrent 1200 grader celsius, kan de få materialet til å ekspandere. Dermed blir stoffet mer termisk isolerende og lettere. 

På månen kan denne temperaturen oppnås ved hjelp av konsentrert sollys eller elektriske ovner med batteri ladet av solceller.

SINTEF-forskerne har lykkes i å vise dette og kalte produktet de fikk laget for LER (lettvektekspandert regolitt).

Ideen bak er å utvinne regolitt, råstoffet det er mye av på månen, og deretter lage blokker som kan stables oppå hverandre for å danne en slags kuppelformet struktur, ikke ulikt hvordan vi stabler mursteiner her på jorda.

Så langt alt vel. Selve drivhuset kan bygges, men der inne må det foregå ganske avansert planteproduksjon.

Drivhusene må bygges på månens poler

Her kommer CIRiS-ekspertisen inn.

Hvordan skal astronautene klare å dyrke planter inne i disse drivhusene, på et sted med verken jord eller vann?

Heldigvis har forskere funnet ut at det finnes is på polene på månen som kan brukes både som drikkevann og til plantedyrking. Byggingen av drivhuset må derfor skje på en av månens poler.

Og etter å ha bygd drivhuset må astronautene også lage egnede kasser for dyrking. Og de må være vanntette.

– Det er ikke voldsomme mengder svovel på månen, men hvis astronautene klarer å utvinne det, vil det være nok til å lage vanntette vekstkasser. Svovel smelter på lav temperatur (120 grader celsius) og det kan påføres LER-produktet i flytende form før det stivner. Det danner da et vanntett belegg, forklarer Justnes og Danner.

Planteproduksjon som ligner på den mange driver med på kjøkkenet

Ved hjelp av SINTEFs forarbeid og de konkrete materialprøvene av LER, kunne Labonnote-Weber og Mejdell Jakobsen fortsette eksperimenteringen.

I egnede kasser benyttet de seg av en type hydroponisk dyrking, ikke ulikt det mange nå driver med på kjøkkenbenken når de forsøker å få ulike urter til å vokse seg store.

Hydroponisk dyrking er plantedyrking uten jord.

– Vi dyrket en type salat som ble eksponert for denne lettvektekspanderte regolitten for å se om det ville påvirke salatens vekstmuligheter, forteller Labonnote-Weber.

Månen: salatdyrking ved NTNU

Sånn så det ut på lab-en da forskerne undersøkte plantenes levedyktighet i svovelbelagte beholdere. Nederst til venstre er salaten eksponert for LER-materialet, i det store karet svoveleksponering og oppe til høyre salatprøver. Foto: NTNU Samfunnsforskning

De har også vurdert hvor bra det vil være å spise kun selvdyrkete planter over tid.

Forskerne ved NTNU Samfunnsforskning har også vurdert funksjonalitet, holdbarhet og hvor enkelt de små materialprøvene kan overføres til en fullskalamodell på månen. Svaret til ESA er at alt dette er lovende. Og mulig å gjennomføre. 

Prosjektet «Farming» har pågått i to år, og ESA støttet prosjektet med 1,7 millioner kroner. Funnene i prosjektet er nå samlet i en rapport som er oversendt til ESA.

Ikke glem bærekraften for oss her nede

Ambisjonen til NTNU Samfunnsforskning er klokkeklar: De vil at forskningen på bemannet romfart ikke bare skal bidra til nye romreiser, både til månen og Mars, men at den også skal være en pådriver for innovasjon her på jorda. Spesielt når det gjelder bærekraft.

– Vi blir flere og flere mennesker på jorda, og må spise mer plantebasert mat. Den må vi produsere selv. Å vite hvordan vi dyrker planter mest effektivt, vil være nyttig kunnskap fremover. Det vi har gjort her er lett å overføre til livet på jorda, Labonnote-Weber.

""

Illustrasjon: Colourbox

Fotonet er overalt samtidig

Lyset opplever verken tid eller avstander. Dette kan høres veldig mystisk ut, men med god hjelp fra Albert Einstein skal vi finne svar på hvordan dette faktisk kan stemme.

Av MNKOM-studentene
Publisert 22. okt. 2021

 Artikkelen er skrevet av Viggo Wetteland

Jeg hører at han stopper å skrive. Det blir helt stille. En nattergals vakre sang kan høres i det fjerne. «Eureka!» roper en begeistret ung mann. Han snur seg mot meg i ekstase og peker ivrig ned på skribleriene sine.

Einstein har nettopp oppdaget at tid og lengde begynner å oppføre seg merkelig når en har med veldig store hastigheter å gjøre. Når han ser at jeg ikke skjønner noe av formlene hans, begynner han å forklare:

«Tenk deg et tog som suser forbi oss med 90 prosent av lysets hastighet. Du vil se at togpassasjerene beveger seg i slow motion, og at toget har blitt kortere i bevegelsesretningen».

Han tar fram et trekkspill og presser det sammen. «Slik!» sier han fornøyd.

«Men vi har jo ikke så raske tog», sier jeg. «Og et slikt tog ville ha reist rundt hele jordkloden syv ganger i sekundet og ville blitt slynget ut i verdensrommet før vi kunne observere noe som helst. Så hvordan vet du at teorien stemmer?» spør jeg etter å ha grublet over det en stund.

Viggo Wetteland er masterstudent ved Fysisk institutt. Artikkelen er skrevet som en del av formidlingskurset MNKOM.

Myon-detektoren

Einstein spaserer ut i hagen og viser meg en liten metallboks med to ledninger stikkende ut fra toppen.

«Dette er en myon-detektor», sier han og lar ledningene peke opp mot himmelen. «Vi kan for eksempel utforske myoners reise nedover i Jordas atmosfære.»

Han forteller videre at et myon er en veldig liten partikkel som ligner på et elektron. De blir dannet i kollisjonen mellom kosmisk stråling og partikler øverst i atmosfæren. Myoner faller nedover mot bakken med 99,99 prosent av lysets hastighet og har en så kort levetid at de vil forsvinne etter bare 600 meters fall. Jordas atmosfære er ti kilometer tjukk.

«Det er like høyt som fire galdhøpigger stablet oppå hverandre det», tenker jeg. «Hvordan kan detektoren din måle myoner helt her nede på jordas overflate da?» spør jeg.

Myon-detektoren lyser opp. Jeg klør meg i hodet. Einstein smiler bredt.

«Dette mysteriet har jeg nettopp funnet løsningen til!», svarer han idet han tar fram trekkspillet. På grunn av myonets ekstremt høye hastighet krymper atmosfæren på samme måte som toget presses sammen i bevegelsesretningen».

Einstein presser sammen trekkspillet igjen. «Fra myonets perspektiv er Jordas atmosfære tynnere enn 600 meter, som gir dem nok tid til å komme seg helt ned til bakken».

Reisen til Canopus

«Men betyr ikke dette at universet er mindre enn vi tror?» spør jeg, fremdeles litt forvirret.

«Det stemmer», svarer Einstein. Han setter seg ned på en benk og ser opp på den vakre stjernehimmelen.

«Tenk deg at du skal reise til Canopus, den mest lyssterke stjerna i stjernebildet Kjølen», fortsetter han mens han peker opp mot en stjerne som er lett å få øye på. «Den stjerna ligger 99 lysår fra Jorda. Et romskip som holder 98 prosent av lysets hastighet vil frakte deg dit på 101 år. Vil du som 30-åring komme fram før du dør?»

Jeg tenker meg litt om, og svarer: «Nei, for da hadde jeg vært 131 år gammel, og sannsynligvis død for lengst».

Einstein skribler ned noen likninger i notatboka si. «Helt feil!» utbryter han. «Med den hastigheten vil det bare ta deg 20 år å reise fra Jorda til Canopus. Siden du reiser så fort, er avstanden mellom Jorda og Canopus krympet, slik som i eksempelet med atmosfæren og med toget».

«Jeg kommer altså fram når jeg fyller 50, i levende live», konkluderer jeg. «Men hva betyr dette for lysets elementærpartikkel? Fotonet reiser jo med 100 prosent av lysets hastighet».

Fotonets reise

Einstein sitter en stund og kikker opp på nattehimmelen før han omsider svarer.

«I en fjern galakse ti milliarder lysår borte blir det født et foton i en stjerne. Dette fotonet sikter seg inn på jordkloden og begynner sin lange reise. Under denne reisen blir solsystemet vårt formet. På Jorda oppstår det liv. Dinosaurene kommer og går, og menneskene blir etter hvert til. Det går ti milliarder år og fotonet er framme, treffer øyet ditt og kan endelig hvile. Dette er fra ditt perspektiv.»

«Det er jeg med på», sier jeg.

«Men hold deg fast nå», gliser Einstein.

«Fra fotonets eget perspektiv, siden det reiser med lysets hastighet, er hele universet presset sammen til ett lite punkt. Alt og alle er på samme sted og til samme tid. Fotonet merker derfor ikke noe til den lange reisen. Fotonet legger nemlig aldri ut på noen reise til å begynne med. Fra fotonets perspektiv finnes det verken avstander eller tid mellom noe. Fotonet blir født i stjerna og krasjlander og dør i øyet ditt i samme øyeblikk, uten å bevege seg! Oppfinnelsen av hjulet, byggingen av pyramidene i Egypt, framveksten og fallet av den antikke romerske sivilisasjonen, slaget i Hafrsfjord, den franske revolusjon og oppfinnelsen av atombomben. Alle disse hendelsene skjedde samtidig og på samme sted ifølge fotonet».

«For et underlig univers vi lever i», tenker jeg. Jeg sitter en stund og funderer på om det da gir mening å tenke på fotonet som en bølge.

Einstein har satt seg inn på kontoret sitt igjen og skribler ivrig noe ned på notatblokka si. Det er nok best jeg ikke forstyrrer. Det spørsmålet får jeg spare til en annen gang.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Et galaktisk skattkammer

Dette bildet viser spiralgalaksen NGC 1559 sett av NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet. Galaksen er vert for en synlig sentral region med et tydelig åpent mønster i de løst viklede spiralarmene. NGC 1559 ligger omtrent 35 millioner lysår unna i det lite observerte sørlige stjernebildet Reticulum (The Reticule).

 

Dataene i dette portrettet bruker to av Webbs instrumenter: Mid-InfraRed Instrument ( MIRI ) og Near-InfraRed Camera ( NIRCam ). Her fanger MIRI gløden fra interstellare støvkorn, som sporer ut det interstellare mediet, drivstoffet for fremtidig stjernedannelse. NIRCam viser lyset fra stjerner, til og med unge stjerner gjemt bak enorme mengder støv. NIRCam fanger også opp utslipp fra ioniserte tåker rundt unge stjerner.

Dataene ble samlet inn av PHANGS-teamet som en del av et observasjonsprogram der Webb vil observere 55 galakser som også er kartlagt av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) radioteleskop, NASA/ESA Hubble Space Telescope og mer. Ved å kombinere Webbs enestående syn på støvet og stjernene med data fra disse andre fasilitetene, tar teamet sikte på å få en ny, svært detaljert oversikt over hvordan stjerner blir født, lever og dør i galakser over hele universet. Dette er også et finansprogram, noe som betyr at dataene ikke vil ha noen eksklusiv tilgangsperiode, og at det vitenskapelige samfunnet (og andre, inkludert allmennheten) kan få tilgang til dataene umiddelbart. Dette har den fordelen at mer forskning kan gjøres med dataene raskere.

NGC 1559 har massive spiralarmer som bugner av stjernedannelse, og den trekker seg tilbake fra oss med en hastighet på rundt 1300 kilometer i sekundet. Selv om NGC 1559 ser ut til å sitte nær en av våre nærmeste naboer på himmelen – den store magellanske skyen (LMC) – er dette bare et perspektiv. I virkeligheten er NGC 1559 fysisk ikke i nærheten av LMC i verdensrommet; faktisk er den virkelig en ensom, som mangler selskap av noen nærliggende galakser eller medlemskap i en galaksehop.

NGC 1559 kan være alene i verdensrommet, men med Webb beundrer vi langveis fra.

Bildebeskrivelse: En sperret spiralgalakse på en mørk, nesten tom bakgrunn. Hele galaksen lyser med et blekt lys, spesielt langs galaksens stang som går fra topp til bunn gjennom den galaktiske kjernen. Den er spekket med bittesmå stjerner. Senteret er omgitt av rike skyer av varm gass og støv langs armene. Armene er løst sår og litt fillete, og inneholder noen få stjernedannende områder som skinner sterkt.]

Tommel opp for jakten på gravitasjonsbølger i verdensrommet

Den europeiske romorganisasjonen har gitt grønt lys for romoppdraget LISA. Norge blir med å måle krumminger i romtiden.

Den europeiske romorganisasjonen ESAs har godkjent et nytt stort romoppdrag, LISA. Ifølge ESA vil oppdraget revolusjonere måten forskere studerer universet på. Målet er å oppdage gravitasjonsbølger med enestående presisjon.

Gravitasjonsbølger er svingninger i rommets geometri som brer seg som bølger. For at et system skal sende ut gravitasjonsbølger, må det være asymmetrisk og enten rotere eller endre fasong, som for eksempel to stjerner som beveger seg rundt hverandre. Gravitasjonsbølger beveger seg med lyshastigheten.

Kilde: Store norske leksikon. 

LISA-oppdraget skal bestå av tre romskip som beveger seg gjennom rommet og danner en trekantet formasjon. Hvert romskip skal holde en avstand til hverandre på 2,5 millioner kilometer. Det betyr at hele formasjonen vil skape en gigantisk trekant, som overgår avstanden mellom Jorden og Månen.

Ifølge en pressemelding fra Institutt for teoretisk astrofysikk (ITA), Universitet i Stavanger og Norsk Romsenter vil LISA-oppdraget gjøre det mulig å studere gravitasjonsbølger ved lavere frekvenser enn det som er mulig på Jorden. Det åpner opp for nye muligheter for å oppdage kosmiske hendelser på en annen skala, til og med fra universets begynnelse.

Et nytt vindu til universet

Forskere tror at lanseringen av LISA-romobservatoriet vil bli et gjennombruddsøyeblikk for forskere som studerer gravitasjonsbølger.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna)-oppdraget er et romfartsprosjekt som har som mål å oppdage gravitasjonsbølger med enestående presisjon. Det består av tre romskip som dannet en trekantet formasjon i rommet.
Forskerne håper at LISA-oppdraget vil gi ny innsikt og bidra til å avdekke flere mysterier i kosmos ved å bruke gravitasjonsbølger som et viktig verktøy for observasjon og forskning.

Det tredje store romoppdraget i ESAs Cosmic Vision-program. Nå er det medlemsland, inkludert Norge, som skal ta ansvar for å bygge instrumentene, romfartøyet og bakkesegmentet til LISA.

Forskere ved ITA er involvert i LISAs vitenskapelige arbeidsgruppe som tar sikte på å teste tyngdekraftmodeller utover generell relativitet, og utforske mørk materie egenskaper.

LISA skal kunne måle gravitasjonsbølger i millihertz-området. Dette er et område som ikke kan observeres fra bakkenivå, men hvor det antas at mange astrofysiske objekter sender ut stråling. Dette vil gi oss dyp innsikt i ulike astrofysiske og kosmologiske hendelser som finner sted gjennom universets levetid, heter det i pressemeldingen. 

– LISA vil kunne teste Einsteins generelle relativitetsteori under nye og ekstreme forhold. Dette kan lede til oppdagelsen av ny fysikk utover Einsteins teori, sier professor David Mota fra Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo.

Professor David Mota studerer blant annet modeller for mørk energi og alternative gravitasjonsteorier. Foto: UiO. 

Slik skal Norge bidra

LISA vil by på utfordringer når det gjelder behandling og tolkning av forskjellige overlappende gravitasjonsbølgesignaler. Signalene krever isolering av individuelle datastrømmer, avanserte dataanalysestrategier og robuste databehandlingsressurser. Et norsk konsortium, ledet av Germano Nardini, førsteamanuensis ved Universitetet i Stavanger, i samarbeid med forskere ved UiO, UiB, UiS og NTNU skal jobbe med dette.

Forskere ved ITA er involvert i LISAs vitenskapelige arbeidsgruppe som tar sikte på å teste tyngdekraftmodeller utover generell relativitet og utforske mørk materie egenskaper.

– Vi vil bidra ved å lage teoretiske og numeriske forutsigelser til gravitasjonsbølgeformen for flere modeller av tyngdekraft og mørk materie. Disse forutsigelsene vil implementeres i gravitasjonsbølgemaler som LISA vil bruke til å analysere dataene, forteller Mota.

Oppskytning er planlagt i 2035. LISA vil nå Lagrange-punktet L5 i 2036 hvor den vil samle data i minst fire år. En vesentlig del av de norske bidraget til LISA støttes av Norsk Romsenter med finansiering gjennom ESAs Prodex program.

Ref  Titan.uio.no  
Publisert 9. feb. 2024

En skade på et eller flere av rotorbladene gjør at helikopterets oppdrag er ved veis ende. (Bilde: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)

Helikopteret på Mars har flydd sin siste tur.

– Helikopteret fløy høyere og lenger enn vi noen gang hadde forestilt oss, sier NASA-sjef Bill Nelson.

Det lille helikopteret var den første farkosten til å fly kontrollert på en annen planet.

Ingenuity lettet fra Mars-jorden første gang 19. april i 2021. 

Helikopteret demonstrerte at det klarte å fly i en tynne Mars-luften, som er en prosent så tykk som på jorden. 

Fartøyet var designet for å klare fem flyturer over 30 dager, men har mildt sagt overoppfylt målet. 

Ingenuity har flydd 72 ganger over tre år. Sist gang var 18. januar i år, ifølge flyloggen.

Men nå er det slutt. 

Helikopteret ser ut til å ha fått en skade på et eller flere av rotorbladene under landing og er ikke lenger i stand til å fly, melder NASA

Nordmann som sjefspilot

Norske Håvard Fjær Grip ga kommandoer til Ingenuity på den første historiske ferden på Mars. 

Han har siden vært sjefpilot for helikopteret og jobber ved NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL). 

Jobben som sjefpilot involverer å sikre at det er trygt å fly, planlegge turen, lage kommando-sekvenser for turen og analysere flyvedata i etterkant, ifølge Grip sin profilside

På grunn av at det tar lang tid å sende signaler fra jorden til Mars, kan ikke helikopteret styres direkte med spaker fra jorden. Det har automatiske systemer for styring som er utviklet ved JPL.

Helikopteret har i løpet av sin tid på Mars overlevd sandstormer, vinter og nødlandinger.

Nå blir det ikke flere turer. 

– For et helikopter som har overprestert slik det har gjort, så tror jeg egentlig ikke du kan sørge over det og være trist, kommenterer Håvard Fjær Grip til Science News.  

Ingenuity i lufta på Mars. Bildet er tatt med roveren Perseverance.
 
Ingenuity i lufta på Mars. Bildet er tatt med roveren Perseverance.
 
(Foto: NASA/JPL-Caltech)
 

En speider i lufta

Ingenuity har til sammen flydd 17 kilometer. Den lengste turen skjedde nylig, 20. desember 2023. Da fløy helikopteret 705 meter. 

Høyderekorden ble på 24 meter over bakken.

ANNONSE

Etter Ingenuity hadde bevist at det kunne fly på Mars, fikk helikopteret nye oppgaver.

Ingenuity speidet i landskapet for roveren på bakken og teamet utforsket hvordan et lignende fartøy kan brukes på fremtidige ferder på Mars. 

Rover-teamet har brukt bilder tatt av helikopteret som hjelp til å vurdere hvilke geologiske formasjoner som er verdt å utforske og for å finne den tryggeste veien dit, ifølge JPL

Mars-overflaten sett fra Ingenuity på flytur.
 
Mars-overflaten sett fra Ingenuity på flytur.
 
(Bilde: NASA/JPL-Caltech)
 

Problemer med navigasjonen

Trøbbelet startet da Ingenuity nylig beveget seg inn i et terreng med få landemerker.

Helikopteret bruker stein og annet i landskapet til å navigere, ifølge Science News. 

På den siste turen skulle helikopteret fly opp og ned for å teste at alt var i orden. Men navigasjonsproblemer førte til at rotorbladene sneiet bakken under landing.  

– Det er noen lærdommer i dette for oss, sier Grip til The New York Times

– Vi vet nå at den typen terreng kan være en felle for et system som dette.

Et kamera med bedre oppløsning kunne ha plukket opp detaljer i landskapet bedre og dermed vært til hjelp, sier han. 

Prestasjonene til Mars-helikopteret roses av NASA-sjef Bill Nelson.

– Det bemerkelsesverdige helikopteret fløy høyere og lenger enn vi noen gang hadde forestilt oss og hjalp NASA med å gjøre det vi kan best – å gjøre det umulige mulig, sier han i pressemeldingen fra NASA.

Elise Kjørstad Journalist i Forskning.no

 
Slik kan hele systemet se ut. Roboten er metallrøret som er nede i det hypotetiske havet under isen.
Slik kan hele systemet se ut. Roboten er metallrøret som er nede i det hypotetiske havet under isen. (Bilde: NASA)

Hva skal til for å komme seg gjennom isen på månen Europa? Mye atomenergi, ifølge NASA

Hva finnes under isen? 

Hva skjuler seg under isen på månen Europa? I flere tiår har det vært spekulert i om det er et flytende hav under isen. 

Europa er en av Jupiters måner – og en av få måner som har blitt så kjent at den har fått sin egen skrekkfilm – «Europa Report fra 2013». 

De mørke, rødlige stripene på månen kan være havsalt, og det har blitt funnet tegn til skyer av vann som spruter ut av isoverflaten. 

Flere forskere peker på at det kan finnes grunne lommer med saltvann nede i isen, ifølge avisa The Guardian. Ekspertene kan nemlig se isformasjoner på overflaten som er kjent fra isen på Grønland. 

Disse lommene med vann kan være spennende å undersøke for mulige spor etter liv, ifølge geofysikkprofessor Dustin Schroeder ved amerikanske Stanford University. 

Men hvordan skal vi kommes oss ned til dette havvannet? En arbeidsgruppe hos NASA har gått gjennom og diskutert mange ulike forslag til roboter som skal kunne undersøke miljøet under isen på Europa.

Og de har kommet fram til den beste kandidaten. De kaller den Cryobot. 

Men hvordan skal roboten komme seg gjennom isen? 

Slik ser NASA for seg at månen Europa ser ut med Jupiters dramatiske skylag i bakgrunnen.
 
Slik ser NASA for seg at månen Europa ser ut med Jupiters dramatiske skylag i bakgrunnen.
 
(Bilde: NASA)
 

Smelte gjennom isen

I sammendraget fra arbeidsgruppen beskriver de flere tekniske utfordringer som må løses for å lage en robot som kan komme seg gjennom Europas is på mest mulig pålitelig måte. 

De viktigste og mest kompliserte er kraftsystemet, varmesystemet, framdriften og kommunikasjon med overflaten. 

Roboten må bore seg gjennom et islag som er svært uforutsigbart. Forskerne kan ikke være sikre på hvor tykt det er, hvor kaldt det er eller hva slags andre urenheter i isen som sonden kanskje må komme seg gjennom. 

Derfor må den designes med svært mange scenarier i tankene. Selve roboten består av et rør som er i kontakt med en sonde på overflaten.

En kabel kan forbinde roboten og sonden, men problemet er at isen kanskje beveger på seg. Dermed kan en kabel fort ryke.

Kommunikasjonen kan skje på forskjellige måter. Forskerne ser for seg akustiske, trådløse metoder som er spesielt laget for å sende signaler gjennom is.

Slik ser NASA for seg at crybot-roboten kan se ut når den kommer seg gjennom isen. Da har den smeltet seg gjennom muligens flere kilometer med is - ved hjelp av atomkraft,
 
Slik ser NASA for seg at crybot-roboten kan se ut når den kommer seg gjennom isen. Da har den smeltet seg gjennom muligens flere kilometer med is – ved hjelp av atomkraft,
 

Atomdrevet robot

Roboten må utvikle mye varme for å kunne komme seg gjennom isen. Den skal bruke varme til å bore eller smelte seg ned i isen og det smeltede vannet vil fryse igjen bak roboten.

Men dette krever mye energi. «Hjertet av roboten er et atomkraft-system», som forskeren Benjamin Hockman ved NASA Jet Propulsion Laboratory beskriver det. 

Forskerne ser for seg ulike varianter av atomkraft, for eksempel minireaktorer eller et system med radioaktive drivstoffklumper av plutonium. Sistnevnte kalles RTG-er. Disse har vært i bruk i flere tiår på romoppdrag hvor det er for lite sollys for solcellepaneler. 

RTG-ene bruker varmen fra det radioaktive brennstoffet til å produsere strøm, men her må varmen også brukes til å smelte is. Forskerne tror det vil kreve 10 kW effekt. Det tilsvarer 10 vanlige panelovner som står på fullt på en gang. 

Men systemet må også kunne takle mange forskjellige forhold. Forskergruppen snakker også om å ha et system som kan kutte med borehoder eller vannjet i tilfelle roboten må komme seg gjennom stein i isen.

Dette er foreløpig ikke et vedtatt oppdrag, og det er usikkert både når og om det kommer til å skje. Men hvis en cryobot blir laget, må den klare seg helt uten hjelp og ekstremt langt fra mennesker. 

Men først skal Europa Clipper-oppdraget av sted. Dette er en romsonde som skal undersøke isen og det mulige havet under isen.

Dette oppdraget skal opp i 2024 og kommer til å være framme ved Europa i 2030. Da kan vi kanskje få sett Europa som vi aldri har sett den før.

 JOURNALIST Journalist i Forskning.no

Denne galaksen, som alle andre galakser, holdes sammen av tyngdekraften mellom all massen. Det vil si alle planetene, stjernene, mørk materie, sorte hull og alt annet som finnes her. (Bilde M31 Terje Lindstrøm)

Hvor rask er egentlig tyngdekraften? 

Hastigheten avslører noe grunnleggende om universet og viser nok en gang at Einstein hadde rett. 

Solsystemet vårt er bare et av et utall andre som finnes i vår galakse Melkeveien. Og tyngdekraften holder galaksen sammen. 

Men samme hvor lange avstander den fungerer over, går også tyngdekraften i en absolutt fart. 

Ifølge  1600-talls-matematikeren og fysikeren Isaac Newton var tyngdekraften helt umiddelbar. Han mente den fungerte over uendelige avstander helt uten forsinkelse. Dette ble motbevist av Einstein og nå vet vi det ikke stemmer. 

Tyngdekraften forplanter seg nemlig med en helt bestemt hastighet. Hvis sola hadde blitt borte akkurat nå, hadde det tatt rundt åtte minutter før jorden hadde «løsnet» og fortsatt i en rett linje ut i det store tomrommet. 

Det hadde skjedd samtidig med at det ble helt mørkt. Hvis åtte minutter høres kjent ut, er det fordi det er samme tiden det tar før lyset fra solen når oss. Og det er ikke tilfeldig. 

Lys og gravitasjon

Det var en gravitasjonsbølge, en slags reisende bølge i romtiden, som for få år siden ga det svært presise svaret som fysikerne sitter med nå. 

Bølgen kalles GW 170817 og kom fra kollisjonen mellom to nøytronstjerner rundt 130 millioner lysår unna jorden. Når disse to stjernene kolliderte, sendte de ut lange gravitasjonsbølger.

Gravitasjonsbølger ble målt for første gang i 2015, så dette er et relativt nytt forskningsfelt. 

Slik ser en kunstner for seg at de to nøytronstjernene så ut da de var på vei til å kolldiere med hverandre.
 
Slik ser en kunstner for seg at de to nøytronstjernene så ut da de var på vei til å kolldiere med hverandre.
 
(Bilde: NASA)
 

Men kollisjonen sendte også ut lys – stråling på det elektromagnetiske spektrumet. Dette var en svært viktig måling, fordi forskerne fikk målt både gravitasjon og lyset samtidig. 

Og det ga det tydeligste svaret på tyngdekraftens hastighet: Den er så godt som lik lysets hastighet, ned til en nøyaktighet på minst 15 desimalplasser, ifølge denne forskningsartikkelen fra 2017, som beskriver hendelsen. 

Lyset fra kollisjonen og gravitasjonsbølgene hadde reist over 130 millioner lysår, og de kom til jorden med under to sekunders mellomrom med hverandre. 

Denne ørlille forskjellen kan kanskje forklares med når lyset og når gravitasjonsbølgene sendes ut i løpet av kollisjonen, forteller Are Raklev til forskning.no. Han er fysiker ved Universitetet i Oslo.

Einstein hadde rett

Einsteins generelle relativitetsteori har vist seg å forklare universet og tyngdekraften svært godt på de store skalaene. 

Hans beskrivelse av universet forutså sorte hull, tidsforlengelse og gravitasjonslinser. Dette er altså bare noen av fenomenene som har vist seg å ikke bare eksistere i teoriene, men som faktisk finnes i universet. 

Og ifølge Einstein må tyngdekraften bevege seg i lysets hastighet. Det er bare sånn universet er. 

– Vi jukser litt når vi kaller det lysets hastighet, sier Are Raklev til forskning.no.  

Lyshastigheten er altså omtrent 299.742 kilometer i sekundet. Les mer om hva denne hastigheten egentlig betyr på forskning.no. 

Det virker som om lysets hastighet er en slags absolutt hastighet i universet, og det har ikke noe med lyset å gjøre. Alt som er massivt, det vil si meg, deg, romskip og de fleste partikler kan ikke gå i lysets hastighet. 

Det vil kreve uendelig med energi å komme til denne hastigheten, ifølge Einstein. 

På den annen side er det noen ting som ikke har noe valg: De må gå i lysets hastighet. Det gjelder blant annet lyspartikkelen: fotonet, som ikke har noen masse. 

Og denne bevegelsen i romtiden beveger seg altså enten i lik hastighet eller noe som er veldig, veldig nært. 

Are Raklev forteller at gravitasjonsbølgemålingen i 2017 umiddelbart luket vekk mange alternative tyngdekraft-hypoteser, som forsøkte å bygge opp alternativer til Einstein.

– Mange forslag har blitt kastet ut av vinduet på grunn av dette. 

Flere forskere har eksperimentert med modeller som har alternative hastigheter på gravitasjonen, og hvilke implikasjoner det har for andre deler av fysikken. Men disse alternative forklaringer kan altså legges vekk. 

Samtidig vet fysikerne at Einsteins teorier ikke er i nærheten av å forklare alt. 

En del av det hypersensitive LIGO-observatoriet, som var med på å måle gravitasjonsbølger for første gang
 
En del av det hypersensitive LIGO-observatoriet, som var med på å måle gravitasjonsbølger for første gang
 
(Foto: Umptanum/CC BY-SA 3.0)
 

Kvantemekanikk og tyngdekraft 

Kvantemekanikken er en svært suksessrik vitenskapelig teori som viser presist hvordan ting på de minste skalaene i universet fungerer, som elementærpartiklene og atomene. Les mer om hva en elementærpartikkel er på forskning.no. 

Men kvantemekanikken og Einsteins teorier går ikke sammen – Einsteins beskrivelse av tyngdekraften fungerer ikke sammen med kvantemekanikken på ekstremt høye energier eller veldig små skalaer, sier Raklev. 

I kvantemekanikken trengs det en kvant – en partikkel for fundamentale naturkrefter – og den foreslåtte partikkelen kalles et graviton. 

– De aller fleste fysikere tror nok at tyngdekraften dypest sett er kvantefysisk, sa Anders Kvellestad til forskning.no i forbindelse med et nytt forsøk om tyngdekraft. Les mer om dette her. 

Hvis graviton-partikkelen finnes, reiser den altså svært nær eller i lysets hastighet, slik gravitasjonsbølgene har vist. Det nye eksperimentet tar sikte på å finne ut om gravitasjonen er kvantemekanisk eller ikke, og du kan lese noe om bakgrunnen på forskning.no. 

Men målingen av tyngdekraftens hastighet er ikke noe bevis på om gravitonet eksisterer eller ikke. Den har vist seg å være ekstremt vanskelig å finne, og partikkelen er ikke påvist enda etter mange tiårs arbeid. 

Are Raklev forklarer at fysikerne er på et vis nærmere en forklaring om tyngdekraftens natur, siden de har kunnet luke vekk forklaringsmodeller som forutsetter en annen gravitasjonshastighet. 

Samtidig består det samme problemet med å forene Einsteins teorier med kvantemekanikken.

Spørsmålet er om enda større presisjon i målingene kan avdekke noen uventede avvik ved for eksempel gravitasjonsbølger som gjør at Einsteins beskrivelser kan slå sprekker, men foreløpig vet ikke fysikerne.

Forskning.no
Journalist Lasse Bjørnstad 

Clash of the Titans

 

Den særegne galaksen NGC 3256 dominerer dette bildet fra NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet. Denne galaksen på størrelse med Melkeveien ligger omtrent 120 millioner lysår unna i stjernebildet Vela, og er en beboer av Hydra-Centaurus Supercluster.

NGC 3256 kan virke fredelig, en virvel av tett sammenflettede spiralarmer satt i en tåkete sky av lys, men dette bildet viser kjølvannet av et eldgammelt kosmisk sammenstøt. Denne forvrengte galaksen er vraket av en front mot front-kollisjon mellom to like massive spiralgalakser som astronomer anslår å ha møtt for rundt 500 millioner år siden. Den tumultariske fortiden til NGC 3256 er fanget i de lange rankene av skinnende støv og stjerner som strekker seg utover fra hoveddelen av galaksen. De slående røde og oransje områdene spredt over galaksen inneholder unge stjerner skapt i sammenslåingen som stråler ut små støvkorn, som deretter sender ut infrarødt lys som fanges opp i forbløffende detalj av Webbs instrumenter. Lenger ute er det utvidede tidevannstrekk, som for det meste er stjerner som ble trukket ut av galaksene da de kolliderte.

Hvis du ble bedt om å se for deg en galaksekollisjon, kan du se for deg stjerner som går inn i hverandre med katastrofalt eksplosive resultater. I virkeligheten er mellomrommene mellom stjernene i en galakse store; når galakser kolliderer, passerer deres skyer av stjerner gjennom hverandre og blander seg som to røykskyer. Gassen og støvet i kolliderende galakser samhandler imidlertid, og med spektakulære resultater. Den galaktiske kollisjonen som skapte NGC 3256 utløste et lysende utbrudd av stjernedannelse som kan sees i de lyseste delene av dette bildet. Disse spedbarnsstjernene skinner sterkest ved infrarøde bølgelengder, lys som kan trenge gjennom tilslørende støv i galaksen, og som gjør stjernene til perfekte motiver for Webb.

Denne observasjonen er en av flere som tar en detaljert titt på fysikken til stjernedannelse og vekst av svarte hull i nærliggende sammenslående galakser, i håp om å transformere astronomers forståelse av galaktisk evolusjon. Å fange et utvalg lysende infrarøde galakser som NGC 3256 vil hjelpe det astronomiske samfunnet å forstå hvordan Webb kan avdekke den komplekse historien til nærliggende stjernedannende galakser.

Dette bildet inneholder data fra Webbs nær-infrarøde kamera og midt-infrarøde instrument , som – som navnene antyder – fanger NGC 3256 i slående detaljer ved infrarøde bølgelengder. Tidligere observasjoner av NGC 3256 med NASA/ESA Hubble-romteleskopet avslørte denne kosmiske kollisjonen ved synlige bølgelengder, og Hubble- og Webb-observasjoner vises side ved side ved hjelp av skyveverktøyet her .

Bildebeskrivelse: En stor spiralgalakse som vender mot ansiktet. Kjernen stråler veldig sterkt. Støvstriper lyser intenst rødt, i midten og over det meste av galaksen. Denne gassen er omgitt av en mørkegrå glorie laget av galaksens stjerner. Haloen strekker seg ut i en tidevannshale øverst til venstre, og en annen nederst. Små stjerner og galakser omgir spiralgalaksen, på en svart bakgrunn.]

Lenker

Et av de første bildene fra romteleskopet Euclid, som ble skutt opp i 2023. Dette er spiralgalaksen IC 342.

 

                                                 Romåret 2023:

                                        Dette er høydepunktene

Et av de første bildene fra romteleskopet Euclid, som ble skutt opp i 2023. Dette er spiralgalaksen IC 342. (Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)
 

Supermassive sorte hull som kolliderer, en ny brikke for å forstå «krisen i kosmologien» og bilder som åpenbarer en hittil ukjent æra i universet. Her er noe av det største som skjedde i romforskningen i 2023.

Etter mange år med leting, ble det i 2015 endelig oppdaget at gravitasjonsbølger finnes. Dette er krusninger i selve romtiden: Romtiden blir trykket sammen og dratt ut i bølger.

I år ble en ny klasse med gravitasjonsbølger sannsynligvis målt for første gang:

ILLUSTRASJONSBILDE: Dette bildet viser hvordan det kan se ut når to supermassive sorte hull kolliderer i to galakser som krasjer sammen. Disse sorte hullene finnes i midten av galaksen UGC 4211, og er ikke de samme som kanskje er målt i pulsar-forsøket.

 

Supermassive sorte hull som kolliderer

Magasinet og tidsskriftet Science har utpekt dette til et av årets høydepunkter i romforskningen. 

Det må ekstremt massive hendelser til for å kunne måle gravitasjonsbølger. Hvis ikke, blir bølgene for svake til at de kan måles. Svake er de uansett, og det krever noen av de mest presise instrumentene som noen gang er laget, for å måle dem.

Til nå er det målt mange kollisjoner mellom sorte hull eller nøytronstjerner med LIGO og VIRGO – gravitasjonsbølgedetektorene som gjorde oppdagelsen i 2015 mulig. Dette samarbeidet vant nobelprisen i 2017.

I år annonserte en forskergruppe at de kanskje har målt noen helt andre beist: Supermassive sorte hull som kolliderer.

Mens de første kolliderende sorte hullene var svært massive og veide omtrent det samme som 36 og 29 ganger vår egen sol, er supermassive sorte hull noe helt annet. De er mer enn 100.000 til mange millioner ganger massen til vår egen sol.

Det er sannsynligvis snakk om supermassive sorte hull i midten av hele galakser som kolliderer over lange tidsskalaer. Gravitasjonsbølgene disse kollisjonene skaper, er enorme.

De er så store at det kan ta tiår før en bølge har passert jorden. Dette er det umulig å måle med utstyr på jorden, så forskere har undersøkt flere titalls pulsarer over 15 år.

Pulsarer er stjerner som ligger langt fra oss og roterer fryktelig fort. De sender ut stråler med radiobølger. Disse strålene treffer jorden med regelmessige intervaller, og det er ekstremt presist. Små avvik i disse signalene avdekker disse enorme bølgene i romtiden – med forbehold.

Målingene har ikke nådd den høyeste vitenskapelige standarden for statistisk sikkerhet ennå. Derfor kan det så langt ikke kalles en sikker oppdagelse, men de er på god vei. Les mer om denne studien på forskning.no. 

Illustrasjonsbildet over viser hvordan det kan se ut når to supermassive sorte hull kolliderer i to galakser som krasjer sammen. Disse sorte hullene er ikke de som kan ha blitt målt i pulsar-forsøket.

Stjernen RS Puppis, som er en kefeide. Denne finnes i vår egen galakse, Melkeveien. Men det er denne stjernetypen som er viktig for å anslå enorme avstander i rommet.

 

En ny brikke i forståelsen av krisen i kosmologien

Universet utvider seg, men ingen vet akkurat hvor fort det går. Hastigheten kalles Hubbles konstant, og det er flere måter å komme fram til dette tallet på.

Forskjellige, uavhengige metoder burde likevel gi det samme svaret, men svarene spriker så mye at det er statistisk signifikant. Dette er et åpent problem som romforskere har jobbet med i mange år.

Enten er det en alvorlig målefeil et sted, eller så er det noe med fysikken bak dette som ennå ikke er forstått – noe som kan åpne nye dører i forståelsen av universet. Dette kalles «krisen i kosmologien».

I 2023 har forskere prøvd å snevre inn mulige målefeil for å undersøke nøyere hvor avviket ligger. James Webb-teleskopet har blitt brukt til å gjøre nye målinger av kefeider i forskjellige galakser – en stjernetype som er sentral for å kunne slå fast avstander i rommet. Bildet over viser kefeiden RS Puppis, som er i vår egen galakse, Melkeveien.

Spørsmålet er om tidligere målinger fra Hubble-teleskopet har vært feil på noe vis, men det var de ikke, ifølge de nye resultatene.

Dette er en viktig del av puslespillet for å komme fram til sikre anslag på Hubbles konstant. Nå foregår et systematisk arbeid for å gjøre målingene så sikre som mulig.

Forskning.no snakket med NASA-forsker Jonathan Gardener, en av de vitenskapelige lederne for James Webb-teleskopet, om dette resultatet da han var på besøk i Oslo i 2023. 

– Webb var med på å minske feilmarginen og har nå vist at resultatene fra Hubble ikke er en målefeil, sa han til forskning.no da.

Magasinet Popular Mechanics har pekt ut dette som et av de viktigste vitenskapelige bidragene fra James Webb-teleskopet i 2023. 

Men det betyr at mysteriet egentlig er større enn før.

Slik ser hestehode-tåken ut gjennom Euclids linse. Den er rundt 1375 lysår unna, og er skyer av støv og gass.

 

De første bildene fra romteleskopet Euclid

I 2023 ble romteleskopet Euclid skutt opp. Terje Wahl, avdelingsleder ved Norsk romsenter, trekker fram de første bildene fra teleskopet som et av årets høydepunkter. 

Teleskopet har vært planlagt i mange år, og det er sendt opp av Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA). Norske forskere har vært involvert i dette prosjektet siden 2008 og har fortalt forskning.no hvordan de skal bruke teleskopet framover.

Teleskopet ble skutt opp i juli, og de første bildene fra teleskopet ble vist i november.

Etter noen innkjøringsproblemer viste det seg at teleskopet fungerte svært godt og at de første bildene ble både skarpe og tydelige. Bildet over viser hestehode-tåken, slik den ser ut gjennom Euclids linse. Den er rundt 1.375 lysår unna og er skyer av støv og gass.

– Selv om vitenskapelige resultater fra EUCLID ikke foreligger ennå, så har på en måte romsenteret og ESA gjort sin del av jobben nå. Nå er det opptil forskerne å drive vitenskapelig innhøsting i årene framover, skriver Wahl til forskning.no i en epost.

– Nå står den klar til å kverne ut resultater. Vi venter i spenning.

Euclid skal brukes til å kartlegge store strukturer i universet, som hvordan store samlinger med milliarder av galakser fordeler seg og utvikler seg i universet.

Dette henger sammen med både mørk energi, den teoretiske størrelsen som beskriver universets økende utvidelse og mørk materie – den usynlige, men svært godt dokumenterte massen som bør finnes ute i galaksene.

The Event Horizon Telescope (EHT) — a planet-scale array of eight ground-based radio telescopes forged through international collaboration — was designed to capture images of a black hole. In coordinated press conferences across the globe, EHT researchers revealed that they succeeded, unveiling the first direct visual evidence of the supermassive black hole in the centre of Messier 87 and its shadow. The shadow of a black hole seen here is the closest we can come to an image of the black hole itself, a completely dark object from which light cannot escape. The black hole’s boundary — the event horizon from which the EHT takes its name — is around 2.5 times smaller than the shadow it casts and measures just under 40 billion km across. While this may sound large, this ring is only about 40 microarcseconds across — equivalent to measuring the length of a credit card on the surface of the Moon. Although the telescopes making up the EHT are not physically connected, they are able to synchronize their recorded data with atomic clocks — hydrogen masers — which precisely time their observations. These observations were collected at a wavelength of 1.3 mm during a 2017 global campaign. Each telescope of the EHT produced enormous amounts of data – roughly 350 terabytes per day – which was stored on high-performance helium-filled hard drives. These data were flown to highly specialised supercomputers — known as correlators — at the Max Planck Institute for Radio Astronomy and MIT Haystack Observatory to be combined. They were then painstakingly converted into an image using novel computational tools developed by the collaboration.

 

Altfor store sorte hull – altfor tidlig?

James Webb-teleskopet kan også ha vært med på å kaste lys over et mysterium i det tidlige universet i 2023.

Det finnes svært mange supermassive sorte hull i universet i dag, og det er tenkt at de finnes i midten av galakser flest. Teoriene sier at disse gigantiske sorte hullene har hatt mange milliarder år på å vokse seg så store, men de finnes også i det tidlige universet.

Dette er sorte hull som er mange millioner ganger så massive som vår egen sol.

Det finnes mange supermassive sorte hull i det tidlige universet, men har disse vokst fra rester etter kollapsede stjerner? Eller har de blitt til ved at støv og gass har kollapset til sorte hull som så har vokst seg større?

Basert på en forskningsartikkel publisert i 2023, er kanskje det siste mest aktuelt. Her dokumenterer forskerne et sort hull som er for stort for dette tidspunktet i universets historie, basert på hvor mye tid det har hatt på seg til å vokse.

Dette kan bety at det aldri har vært en massiv stjerne som var opphavet til de svært tidlige sorte hullene, men støv og gass som kollapser direkte.

Sånn kan ikke sorte hull bli til i dagens univers, men James Webb-teleskopet har åpnet døren til en æra av universets historie som er noe helt annet enn det vi ser rundt oss nå, forteller astronom Håkon Dahle ved Universitetet i Oslo (UiO).

– Forholdene er så annerledes at vi ikke kan bruke fysiske forhold i galakser vi ser i dag, til å sammenligne med, sier han til forskning.no.

Håkon Dahle trekker fram disse resultatene som spesielt interessante i år. Forskerne har brukt målinger fra både James Webb og Chandra-teleskopet til å dokumentere et digert sort hull som stammer fra rundt 500 millioner år etter big bang. 

Dette kan bety at de supermassive hullene ble til først, og så vokste galaksene vi ser i dag rundt gigantene i midten. Alternativet er at de tidlige galaksene fôret de sorte hullene så de vokste seg større og større.

Bilder:

To supermassive sorte hull kolliderer i to galakser som krasjer sammen. Grafikk: ALMA ESO/NAOJ/NRAO; M. Weiss NRAO/AUI/NSF (CC BY 3.0)

Stjernen RS Puppis, som er en kefeide. Foto: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team

Slik ser hestehode-tåken ut gjennom Euclids linse. Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO

Den første avbildningen av et supermassivt sort hull. Dette er i midten av galaksen M87 – og det er gigantisk. Det er beregnet til å være flere milliarder ganger mer massivt enn vår egen sol. Illustrasjonsbilde: Event Horizon Telescope Collaboration

Europa Clipper: En spennende reise til Jupiters ismåne

Europa Clipper er en romsonde som skal utforske Europa, en av de fire store månene til Jupiter. Europa er spesiell fordi den har et tykt lag av is på overflaten, men under isen kan det være et stort hav av flytende vann. Mange forskere tror at dette havet kan være et sted hvor liv kan eksistere, eller i det minste hvor det kan ha vært liv i fortiden. Derfor er Europa Clipper et viktig og ambisiøst prosjekt som har som mål å lære mer om denne fascinerende verdenen.

Formålet med prosjektet

Europa Clipper har 3 hovedmål

  • Å bestemme om Europa har forhold som er egnet for liv, som flytende vann, kjemiske ingredienser og energikilder.
  • Å undersøke isdekket og overflaten til Europa, som kan inneholde spor av geologisk aktivitet og biologisk aktivitet.
  • Å karakterisere det magnetiske feltet og plasmamiljøet til Europa, som kan påvirke hvordan havet og isen samhandler.

For å oppnå disse målene, vil Europa Clipper bruke en rekke vitenskapelige instrumenter som kan måle ulike egenskaper og fenomener på og rundt Europa.

Tidslinje og instrumenter

Europa Clipper er planlagt å bli skutt opp i oktober 2024 med en Falcon Heavy-rakett fra Kennedy Space Center i Florida2 Sonden vil bruke omtrent 5,5 år på å reise til Jupiter, og vil ankomme i april 2030 Underveis vil den bruke tyngdekraften til Venus og Jorden for å øke farten og justere banen

Når den kommer fram til Jupiter, vil Europa Clipper gå inn i en elliptisk bane rundt planeten, som vil tillate den å gjøre 45 nære forbiflyvninger av Europa i løpet av fire år Hver forbiflyvning vil vare noen timer, og vil gi sonden mulighet til å samle inn data med sine ni instrumenter:

  • PIMS (Plasma Instrument for Magnetic Sounding): Et instrument som måler plasmapartikler og det elektriske feltet rundt sonden, noe som kan gi informasjon om tykkelsen og ledningsevnen til isen og havet under.
  • ECM (Europa Clipper Magnetometer): Et instrument som måler styrken og retningen til det magnetiske feltet rundt sonden, noe som kan gi informasjon om dybden, saltinnholdet og sirkulasjonen til havet under.
  • MISE (Mapping Imaging Spectrometer for Europa): Et instrument som tar bilder av Europa i synlig og infrarødt lys, noe som kan gi informasjon om sammensetningen og temperaturen til overflaten og atmosfæren.
  • EIS (Europa Imaging System): Et instrument som tar høyoppløselige bilder av Europa i synlig, nær-infrarødt og ultrafiolett lys, noe som kan gi informasjon om geologien, topografien og fargevariasjonen til overflaten.
  • REASON (Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface): Et instrument som sender og mottar radiobølger, noe som kan gi informasjon om strukturen og dybden til isen og havet under.
  • E-THEMIS (Europa Thermal Emission Imaging System): Et instrument som tar bilder av Europa i termisk infrarødt lys, noe som kan gi informasjon om varmekilder og geotermisk aktivitet på overflaten.
  • MASPEX (MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa): Et instrument som analyserer molekylene i Europas tynne atmosfære og plumes (vannsprut) som kan skyte ut fra overflaten, noe som kan gi informasjon om sammensetningen og kilden til disse fenomenene.
  • Europa-UVS (Europa-Ultraviolet Spectrograph): Et instrument som måler ultrafiolett lys som kommer fra Europa, noe som kan gi informasjon om atmosfæren, plumes og overflateis.
  • SUDA (SUrface Dust Analyzer): Et instrument som fanger opp og analyserer støvpartikler som kommer fra Europa, noe som kan gi informasjon om overflatematerialet og plumes.

Operatører og samarbeidspartnere

Europa Clipper er en prosjekt som drives av NASA, det amerikanske romfartsbyrået. Hovedansvaret for utviklingen og driften av sonden ligger hos Jet Propulsion Laboratory (JPL), et forsknings- og utviklingssenter som er en del av California Institute of Technology JPL samarbeider med Applied Physics Laboratory (APL), et forsknings- og utviklingssenter som er en del av Johns Hopkins University, som også bidrar med instrumenter og ekspertise

Europa Clipper er også støttet av Ocean Worlds Exploration Program, et nytt program i NASA som har som mål å utforske havene på andre himmellegemer i solsystemet. I tillegg samarbeider Europa Clipper med European Space Agency (ESA), det europeiske romfartsbyrået, som planlegger å sende sin egen sonde, Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), til Jupiter-systemet i 2023 JUICE vil fly forbi Europa to ganger, samt Callisto og Ganymede, som også er ismåner med mulige hav under overflaten Ved å dele data og koordinere observasjoner, vil Europa Clipper og JUICE kunne gi et mer komplett bilde av Europas natur og potensial for liv

 Konklusjon

Europa Clipper er et spennende og utfordrende prosjekt som vil gi oss ny kunnskap om en av de mest interessante og mystiske verdenene i solsystemet. Ved å studere Europa med avanserte instrumenter, vil sonden kunne avsløre hemmelighetene som skjuler seg under isen, og kanskje til og med finne tegn på liv. Europa Clipper er et vitnesbyrd om menneskehetens nysgjerrighet og oppdagelseslyst, og et skritt nærmere å forstå vår plass i universet    

NASA, Kunstig Intelligens, og Studiet av UFO-er

NASA, den amerikanske romfartsorganisasjonen, er kjent for sitt omfattende vitenskapelige arbeid og utforskning av verdensrommet. Selv om hovedfokuset deres ikke nødvendigvis er å jakte på UFO-er, har bruken av kunstig intelligens (AI) blitt stadig mer relevant i deres forskningsarbeid for å analysere enorme mengder data og trekke innsikter fra observasjoner.

AI-teknologier gir NASA muligheten til å håndtere komplekse datamengder som genereres fra teleskoper, romsonder og andre observasjonsverktøy. Disse teknologiene kan effektivt identifisere mønstre, anomali og uvanlige fenomener som kan være knyttet til UFO-observasjoner. Selv om NASA ikke nødvendigvis er frontlinjeaktør når det gjelder UFO-forskning, kan de likevel dra nytte av AI for å bedre forstå og tolke de varierte dataene de samler inn.

Det er viktig å merke seg at NASA har samarbeidet med andre organisasjoner, som United States Air Force og National Reconnaissance Office, i saker knyttet til UFO-forskning. Resultatene av slike samarbeid har imidlertid vært relativt hemmelige, og offentlig tilgjengelig informasjon er begrenset.

I de siste årene har det vært en økt interesse for UFO-observasjoner, noe som har ført til økt frigivelse av informasjon fra offentlige myndigheter om tidligere klassifiserte hendelser. Uavhengige organisasjoner og forskere har også begynt å utnytte AI og avanserte dataanalyseteknikker for å utforske UFO-fenomenet grundigere.

Så selv om NASA ikke nødvendigvis retter sin innsats direkte mot UFO-er, kan deres bruk av AI i forskningen bidra til en bredere forståelse av uidentifiserte fenomener i verdensrommet. Samtidig representerer den økte tilgjengeligheten av informasjon og den teknologiske fremgangen en mulighet for forskere og organisasjoner utenfor NASA å bidra til dette spennende feltet.

th

Betelgeuse sett av ESO. Bildet til høyre viser tydelig at den er mer lyssvak i desember 2019.

Betelgeuse sett av ESO. Bildet til høyre viser tydelig at den er mer lyssvak i desember 2019. (Bilde: ESO/M. Montargès et al./CC BY 4.0)

Gigastjernen ble plutselig mye mørkere. Så ble den lysere og nå er den normal igjen. Hva skjedde?

Gigastjernen Betelgeuse bærer fortsatt på mange hemmeligheter.

Betelgeuse er en rød superkjempe-stjerne. Den er en av de aller største stjernene du kan sees uten teleskop på nattehimmelen. Den er relativt enkel å finne. Hvis du ser de tre stjernene på rekke som kalles Orions belte, ligger Betelgeuse oppe til venstre i stjernebildet Orion.

Orion med streker mellom stjernene, med rød ring rundt Betelgeuse.
 
                                                                             Orion med streker mellom stjernene, med rød ring rundt Betelgeuse.
 
Selve stjernen er på et helt annet nivå enn vår egen sol. Betelgeuse er mye større enn jordens bane rundt solen hvis solen ble erstattet med kjempen.

Alt tomrommet innenfor Jupiters bane hadde vært fylt med giganten.

I 2019 begynte plutselig stjernen å bli mørkere. I løpet av noen få måneder ble stjernen først mørkere, og i begynnelsen av 2020 ble den lysere.I løpet av de siste tre årene har stjernen blitt lysere og lysere igjen, og den har nærmet seg sin tidligere lysstyrke, ifølge denne studien fra 2023, publisert i Astrophysical Journal. Den raske og uventede mørketiden har fått sitt eget dramatiske, navn: The Great Dimming Event. Det er fortsatt svært mye forskere ikke vet om hvordan en sånn kjempestjerne som Betelgeuse fungerer, ifølge The Guardian. Men Betelgeuses plutselige formørkelse er kanskje ikke så mystisk lenger, hvis vi skal tro denne nylig publiserte studien. Den beskriver nye målinger av dimme-hendelsen, og forskerne mener målingene bekrefter en hypotese som ble lansert for noen år siden: At stjernen spydde ut en kjempesky med støv og gass som gjorde stjernen mørkere for oss. Betelgeuse er en gammel stjerne i den siste delen av sitt stjerneliv. Da det skjedde raske endringer på denne stjernen, var det noen som spekulerte i om stjernen svært snart ville eksplodere. Space.com har gått inn på noe av bakgrunnen for dette her. Men nå er flere forskere samstemte: Det er ingenting som tyder på at stjernen kommer til å eksplodere snart, ifølge European Southern Observatory.

Slik har forskerne målt Betelgeuse gjennom VLTI-telekskopet gjennom hendelsen i infrarødt lys. Den øverste rekken viser Betelgesues overfalte i infrarødt lys. Legg merke til at den ser lysere ut i februar 2020, altså midt under dimme-hendelsen. Den nederste rekken viser målinger av silisiumoksid - et stoff som forskerne setter i sammenheng med støvdannelse.
 
Slik har forskerne målt Betelgeuse gjennom VLTI-telekskopet gjennom hendelsen i infrarødt lys. Den øverste rekken viser Betelgesues overfalte i infrarødt lys. Legg merke til at den ser lysere ut i februar 2020, altså midt under dimme-hendelsen. Den nederste rekken viser målinger av silisiumoksid – et stoff som forskerne setter i sammenheng med støvdannelse.
 
(Bilde: ESO/J. Drevon et al./CC BY 4.0)
 

Lysere under mørketiden

Forskerne har brukt målinger fra det digre VLTI-teleskopet hos European Southern Observatory i Chile. Her har de kunne sett hvordan strålingen fra Betelgeuse endret seg gjennom selveste dimme-hendelsen. Og da spesielt i det infrarøde spekteret. Infrarødt lys har egenskapen at det går mye lettere gjennom støv og gass. Dette er et av argumentene for å bygge spesialiserte teleskop som ser i infrarødt – som James Webb-romteleskopet. Du kan lese mer om hvorfor slike teleskop er interessante instrumenter på forskning.noForskerne ser noe ganske oppsiktsvekkende: Betelgeuse sendte ut mer infrarødt lys enn vanlig under den dramatiske mørketiden, mellom november 2019 og mai 2020. Forskerne mener dette forklares best med at massevis av støv utenfor stjernen ble varmet opp og begynte å gløde i infrarødt. Det var altså ikke en dimmende effekt i infrarødt lys – men i synlig lys.

Slik har NASA illustrert hva som kanskje har skjedd. Støvskyen la seg mellom stjernen og oss, slik at lyset ble svakere.
 
Slik har NASA illustrert hva som kanskje har skjedd. Støvskyen la seg mellom stjernen og oss, slik at lyset ble svakere.
(Bilde: NASA)
Dette passer veldig bra med hypotesen om at stjernen sendte fra seg massevis av støv, mener forskerne. Du kan lese mer om ideen da forskerne lanserte den i 2020 på forskning.no. 

Ideen er at svært mye varm plasma ble sendt opp fra Betelgeuse. Denne plasmaen kjølnet ned til støv som la seg som en sky foran stjernen, og dermed blokkerte lys som kom mot oss. Det er vanskelig å anslå avstand i rommet, og astronomene vet ikke akkurat hvor langt unna Betelgeuse er. Anslagene ligger på 600-700 lysår. Det betyr altså at lyset har reist i 600-700 år før det når oss, og denne store dimme-hendelsen skjedde kanskje en gang på 1300-tallet.

En variabel stjerne (som kanskje har eksplodert?)

Det har skjedd andre endringer Betelgeuse etter den store dimme-hendelsen. Stjernen er variabel. Det vil si at lysstyrken varierer mellom sterkere og svakere i perioder på 400 dager. Men ikke nå. Syklusen er forstyrret etter 2019-hendelsen, ifølge denne studien. Nå går den på 200-dager og har ført til kraftigere lysstyrker enn før. Forskerne forklarer det med at stjernen er fortsatt ustabil etter den store forstyrrelsen i 2019. Men det er altså ingenting som tyder på at den kommer til å eksplodere umiddelbart. The Guardian snakket med astronomen Sara Webb ved Swinburne-universitetet i Australia. Hun påpeker at stjernen faktisk allerede kan ha eksplodert, siden lyset bruker så lang tid på å nå oss. Webb krysser fingrene for at hun kommer til å se en slik eksplosjon, men det er sannsynlig at stjernen har et sted rundt 100.000 år igjen av livet før den eksploderer i en supernova. Og hvis det skulle skje, ligger stjernen så langt unna jorden at det ikke vil komme noe farlig stråling eller andre effekter hit,

ifølge magasinet Astronomy. 

weic2328 — Fotoutgivelse

Webb avslører nye funksjoner i hjertet av Melkeveien

20. november 2023

 

Det siste bildet fra NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet viser en del av det tette senteret av galaksen vår i enestående detaljer, inkludert aldri tidligere sett funksjoner som astronomer ennå ikke har forklart. Det stjernedannende området, kalt Sagittarius C (Sgr C), er omtrent 300 lysår fra Melkeveiens sentrale supermassive sorte hull, Skytten A*.

Blant de estimerte 500 000 stjernene på bildet er en klynge av protostjerner – stjerner som fortsatt dannes og får masse – som produserer utstrømninger som lyser som et bål midt i en infrarød-mørk sky. I hjertet av denne unge klyngen er en tidligere kjent, massiv protostjerne som er over 30 ganger massen av solen vår. Skyen protostjernene dukker opp fra er så tett at lyset fra stjernene bak den ikke kan nå Webb, noe som gjør at den ser mindre overfylt når den faktisk er et av de tettest pakkede områdene i bildet. Mindre infrarød-mørke skyer prikker bildet, og ser ut som hull i stjernefeltet. Det er der fremtidige stjerner dannes. 

Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) instrument fanget også opp storskala utslipp fra ionisert hydrogen som omgir undersiden av den mørke skyen, vist cyanfarget på bildet. Vanligvis er dette resultatet av energiske fotoner som sendes ut av unge massive stjerner, men den enorme utstrekningen av regionen vist av Webb er noe av en overraskelse som tåler ytterligere undersøkelser. Et annet trekk ved regionen som forskerne planlegger å undersøke nærmere, er de nållignende strukturene i det ioniserte hydrogenet, som ser ut til å være kaotisk orientert i mange retninger.

Rundt 25 000 lysår fra Jorden er det galaktiske senteret nært nok til å studere individuelle stjerner med Webb-teleskopet, noe som lar astronomer samle enestående informasjon om hvordan stjerner dannes, og hvordan denne prosessen kan avhenge av det kosmiske miljøet, spesielt sammenlignet med andre regioner av galaksen. Er for eksempel mer massive stjerner dannet i sentrum av Melkeveien, i motsetning til kantene på spiralarmene?

Mer informasjon

Webb er det største og kraftigste teleskopet som noen gang er skutt ut i verdensrommet. I henhold til en internasjonal samarbeidsavtale leverte ESA teleskopets oppskytningstjeneste ved å bruke bæreraketten Ariane 5. I samarbeid med partnere var ESA ansvarlig for utviklingen og kvalifiseringen av Ariane 5-tilpasninger for Webb-oppdraget og for anskaffelsen av lanseringstjenesten av Arianespace. ESA leverte også arbeidshestspektrografen NIRSpec og 50 % av det midt-infrarøde instrumentet MIRI, som ble designet og bygget av et konsortium av nasjonalt finansierte europeiske institutter (The MIRI European Consortium) i samarbeid med JPL og University of Arizona.

Webb er et internasjonalt partnerskap mellom NASA, ESA og Canadian Space Agency (CSA).

Bildekreditt: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Crowe (UVA)

Webb, Hubble Combine for å skape den mest fargerike visningen av universet Resultatet: et levende landskap av galakser sammen med mer enn et dusin nyfunne tidsvarierende objekter

NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet og NASA/ESA Hubble-romteleskopet har gått sammen for å studere en ekspansiv galaksehop kjent som MACS0416. Det resulterende pankromatiske bildet kombinerer synlig og infrarødt lys for å sette sammen en av de mest omfattende visningene av universet som noen gang er oppnådd. MACS0416 ligger omtrent 4,3 milliarder lysår fra Jorden, og er et par kolliderende galaksehoper som til slutt vil kombineres for å danne en enda større klynge.

Bildet avslører et vell av detaljer som bare er mulig ved å kombinere kraften til begge romteleskopene. Det inkluderer en mengde galakser utenfor klyngen og et dryss av kilder som varierer over tid, sannsynligvis på grunn av gravitasjonslinser – forvrengning og forsterkning av lys fra fjerne bakgrunnskilder.

Denne klyngen var den første av et sett med enestående, superdyp utsikt over universet fra et ambisiøst, samarbeidende Hubble-program kalt Frontier Fields, som ble innviet i 2014. Hubble var pioner i søket etter noen av de i seg selv svakeste og yngste galaksene som noen gang er oppdaget. Webbs infrarøde syn styrker dette dype utseendet betydelig ved å gå enda lenger inn i det tidlige universet med sitt infrarøde syn.

For å lage bildet var generelt de korteste bølgelengdene av lys fargekodet blått, de lengste bølgelengdene røde og mellomliggende bølgelengder grønne. Det brede spekteret av bølgelengder, fra 0,4 til 5 mikron, gir et spesielt levende landskap av galakser.

Disse fargene gir ledetråder til galakseavstander: de blåeste galaksene er relativt nærliggende og viser ofte intens stjernedannelse, som best oppdaget av Hubble, mens de rødere galaksene har en tendens til å være fjernere og oppdages best av Webb. Noen galakser ser også veldig røde ut fordi de inneholder store mengder kosmisk støv som har en tendens til å absorbere blåere farger av stjernelys.

Mens de nye Webb-observasjonene bidrar til dette estetiske synet, ble de tatt for et spesifikt vitenskapelig formål. Forskerteamet kombinerte sine tre epoker med observasjoner, hver med ukers mellomrom, med en fjerde epoke fra forskerteamet CANUCS (Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). Målet var å søke etter objekter som varierer i observert lysstyrke over tid, kjent som transienter.

De identifiserte 14 slike transienter på tvers av synsfeltet. Tolv av dem var lokalisert i tre galakser som er sterkt forstørret av gravitasjonslinser, og de er sannsynligvis individuelle stjerner eller flerstjernesystemer som kortvarig er svært sterkt forstørret. De resterende to transientene er innenfor mer moderat forstørrede bakgrunnsgalakser og er sannsynligvis supernovaer.

Funnet av så mange transienter med observasjoner som spenner over en relativt kort tidsramme antyder at astronomer kan finne mange flere transienter i denne klyngen og andre som den gjennom regelmessig overvåking med Webb.

Blant transientene teamet identifiserte, skilte en seg spesielt ut. Ligger i en galakse som eksisterte omtrent 3 milliarder år etter Big Bang, er den forstørret med en faktor på minst 4000. Teamet ga kallenavnet til stjernesystemet Mothra i et nikk til dets ‘monsternatur’, som er både ekstremt lyst og ekstremt forstørret . Den føyer seg sammen med en annen linsestjerne som forskerne tidligere har identifisert og som de ga tilnavnet Godzilla. Både Godzilla og Mothra er gigantiske monstre kjent som kaiju på japansk kino.

Interessant nok er Mothra også synlig i Hubble-observasjonene som ble tatt ni år tidligere. Dette er uvanlig, fordi en veldig spesifikk justering mellom galaksehopen i forgrunnen og bakgrunnsstjernen er nødvendig for å forstørre en stjerne så mye. De gjensidige bevegelsene til stjernen og klyngen skulle til slutt ha eliminert den justeringen.

Den mest sannsynlige forklaringen er at det er et ekstra objekt i forgrunnsklyngen som legger til mer forstørrelse. Teamet var i stand til å begrense massen til å være mellom 10 000 og 1 million ganger massen til solen vår. Den nøyaktige naturen til denne ‘milli-linsen’ er imidlertid fortsatt ukjent. Det er mulig at objektet er en kuleformet stjernehop som er for svak til at Webb kan observere direkte.

Webb-dataene som vises her ble innhentet som en del av PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), GTO-program 1176 .

Mer informasjon

James Webb-romteleskopet er det største og kraftigste teleskopet som noen gang er skutt opp i verdensrommet. I henhold til en internasjonal samarbeidsavtale leverte ESA teleskopets oppskytningstjeneste ved å bruke bæreraketten Ariane 5. I samarbeid med partnere var ESA ansvarlig for utviklingen og kvalifiseringen av Ariane 5-tilpasninger for Webb-oppdraget og for anskaffelsen av lanseringstjenesten av Arianespace. ESA leverte også arbeidshestspektrografen NIRSpec og 50 % av det midt-infrarøde instrumentet MIRI, som ble designet og bygget av et konsortium av nasjonalt finansierte europeiske institutter (The MIRI European Consortium) i samarbeid med JPL og University of Arizona. Webb er et internasjonalt partnerskap mellom NASA, ESA og Canadian Space Agency (CSA).

Hubble Space Telescope er et prosjekt for internasjonalt samarbeid mellom NASA og ESA. NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, administrerer teleskopet. Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, driver Hubble og Webb vitenskapelige operasjoner. STScI drives for NASA av Association of Universities for Research in Astronomy, i Washington, DC

Bildekreditt: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Spania), J. D’Silva (U. Western Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU) og H. Yan (U. Missouri)

Romsonden Lucy: Utforskningen av Jupiter-trojanere og deres historie

Romsonden Lucy er en spennende romfartsoppdrag som ble lansert for å utforske en unik gruppe objekter i solsystemet – Jupiter-trojanere. Oppkalt etter det ikoniske Beatles-sangen «Lucy in the Sky with Diamonds», etter et kallenavn som refererte til Australopithecus afarensis-fossilen «Lucy», har denne sonden som mål å avdekke hemmelighetene til trojanerne og gi oss innsikt i solsystemets tidlige historie.

Oppdrag og mål

Lucy ble skutt opp av NASA den 16. oktober 2021, og den har som hovedmål å utforske Jupiter-trojanere, som er små legemer som deler en bane med Jupiter rundt solen. Disse objektene befinner seg i to store grupper som deler Jupiters bane, en foran planeten og en bak. Lucy skal besøke og studere flere av disse objektene for å forstå deres opprinnelse, sammensetning og hvordan de har utviklet seg over tid.

Instrumenter og navigasjon

For å oppnå sine mål, er Lucy utstyrt med en rekke vitenskapelige instrumenter, inkludert:

  1. L’Ralph – Et kamera og spektrometer som vil kartlegge overflater av trojanerne for å avdekke detaljer om deres geologi og sammensetning.
  2. L’LORRI – En høyoppløselig kamera som vil ta nærbilder av målene for å undersøke deres strukturer og overflater i detalj.
  3. TES – Et termisk infrarødt spektrometer som vil hjelpe med å analysere trojanernes overflatetemperatur og sammensetning.

For navigasjon og styring bruker Lucy en kombinasjon av instrumenter og stjerneposisjonsbestemmelse for å holde seg på kurs. Dette inkluderer også utnyttelse av Jupiters gravitasjon for å akselerere og endre banen sin mens den utforsker trojanerne.

Møte med asteroider

Lucy vil besøke en rekke trojanere, inkludert Eurybates, Polymele, Leucus, Orus, Patroclus og Menoetius. Hver av disse objektene har unike egenskaper, og studiet av dem vil bidra til å forstå mer om solsystemets tidlige historie og dannelsen av Jupiter og dens trojanere. Lucy forventes å passere tett forbi disse objektene og samle verdifull data under hvert besøk.

Opprinnelsen til navnet «Lucy»

Romsonden Lucy fikk sitt navn fra «Lucy,» en hominid-fossile som ble funnet i Etiopia i 1974. Lucy, som tilhørte arten Australopithecus afarensis, regnes som en av de mest betydningsfulle arkeologiske oppdagelsene og har gitt innsikt i vår menneskelige evolusjonære historie. Ved å kalle romsonden Lucy ønsket NASA å ære denne viktige oppdagelsen og også koble den til søkenen etter å forstå solsystemets tidlige historie og utvikling.

Jupiters trojanere

Jupiters trojanere er små objekter som deler en bane med planeten Jupiter. De er fanget i Lagrange-punktene L4 og L5, som ligger 60 grader foran og bak Jupiter langs dens bane rundt solen. De er oppkalt etter heltene fra det trojanske krigen, og det antas at de har eksistert i disse posisjonene i milliarder av år. Studiet av disse objektene kan gi innsikt i solsystemets tidlige historie og dannelsen av Jupiters trojanere.

Sammenfattende er romsonden Lucy et spennende romfartsoppdrag som har som mål å utforske Jupiter-trojanerne og avdekke deres opprinnelse og sammensetning. Med avanserte instrumenter og en kompleks navigasjonsmetode vil Lucy gi oss en unik innsikt i solsystemets tidlige historie, samtidig som den hedrer en av de mest ikoniske fossile oppdagelsene i menneskets historie.

Kollisjon mellom galakser

Den særegne galaksen NGC 3256 dominerer dette bildet fra NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet. Denne galaksen på størrelse med Melkeveien ligger omtrent 120 millioner lysår unna i stjernebildet Vela, og er en beboer av Hydra-Centaurus Supercluster.

NGC 3256 kan virke fredelig, en virvel av tett sammenflettede spiralarmer satt i en tåkete sky av lys, men dette bildet viser kjølvannet av et eldgammelt kosmisk sammenstøt. Denne forvrengte galaksen er vraket av en front mot front-kollisjon mellom to like massive spiralgalakser som astronomer anslår å ha møtt for rundt 500 millioner år siden. Den tumultariske fortiden til NGC 3256 er fanget i de lange rankene av skinnende støv og stjerner som strekker seg utover fra hoveddelen av galaksen. De slående røde og oransje områdene spredt over galaksen inneholder unge stjerner skapt i sammenslåingen som stråler ut små støvkorn, som deretter sender ut infrarødt lys som fanges opp i forbløffende detalj av Webbs instrumenter. Lenger ute er det utvidede tidevannstrekk, som for det meste er stjerner som ble trukket ut av galaksene da de kolliderte.

Hvis du ble bedt om å se for deg en galaksekollisjon, kan du se for deg stjerner som går inn i hverandre med katastrofalt eksplosive resultater. I virkeligheten er mellomrommene mellom stjernene i en galakse store; når galakser kolliderer, passerer deres skyer av stjerner gjennom hverandre og blander seg som to røykskyer. Gassen og støvet i kolliderende galakser samhandler imidlertid, og med spektakulære resultater. Den galaktiske kollisjonen som skapte NGC 3256 utløste et lysende utbrudd av stjernedannelse som kan sees i de lyseste delene av dette bildet. Disse spedbarnsstjernene skinner sterkest ved infrarøde bølgelengder, lys som kan trenge gjennom tilslørende støv i galaksen, og som gjør stjernene til perfekte motiver for Webb.

Denne observasjonen er en av flere som tar en detaljert titt på fysikken til stjernedannelse og vekst av svarte hull i nærliggende sammenslående galakser, i håp om å transformere astronomers forståelse av galaktisk evolusjon. Å fange et utvalg lysende infrarøde galakser som NGC 3256 vil hjelpe det astronomiske samfunnet å forstå hvordan Webb kan avdekke den komplekse historien til nærliggende stjernedannende galakser.

Dette bildet inneholder data fra Webbs nær-infrarøde kamera og midt-infrarøde instrument , som – som navnene antyder – fanger NGC 3256 i slående detaljer ved infrarøde bølgelengder. Tidligere observasjoner av NGC 3256 med NASA/ESA Hubble-romteleskopet avslørte denne kosmiske kollisjonen ved synlige bølgelengder, og Hubble- og Webb-observasjoner vises side ved side ved hjelp av skyveverktøyet her .

Bildebeskrivelse: En stor spiralgalakse som vender mot ansiktet. Kjernen stråler veldig sterkt. Støvstriper lyser intenst rødt, i midten og over det meste av galaksen. Denne gassen er omgitt av en mørkegrå glorie laget av galaksens stjerner. Haloen strekker seg ut i en tidevannshale øverst til venstre, og en annen nederst. Små stjerner og galakser omgir spiralgalaksen, på en svart bakgrunn.]

Linker

 

Kreditt:

ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus, A. Evans

Nytt romteleskop skal kaste lys over de mørke sidene av universet

Det europeiske romteleskopet Euclid er sendt opp. - Dette blir en av de største kartleggingene av hvordan materie er fordelt i universet, sier forsker.

Euclid ble sendt opp fra Cape Canaveral Space Force Station i Florida i USA 1. juli.

Nå er romteleskopet på vei til sin destinasjon på baksiden av jorden, der det skal skue ut i universet. 

Det har en viktig oppgave foran seg. Romteleskopet skal kartlegge fordelingen av galakser og gi informasjon om universets struktur på de største skalaene. 

Det skal ta bilder av milliarder av galakser som er inntil 10 milliarder lysår unna. Euclid skal lage det hittil mest nøyaktige 3D kartet av universet og dekke en tredjedel av himmelen.

Målet er å få ny kunnskap om de mørke sidene ved verdensrommet. 

Sender ikke ut lys

Alt astronomer kan se i universet, som stjerner, gass og måner, er bygget opp av kjente partikler. 

Men på de store skalaene ser det ut til at galakser inneholder mer masse enn de burde. Det er noe usynlig som gjør at galaksene har mye mer tyngdekraft enn de skulle hatt. Dette noe kalles mørk materie, materien vi ikke kan se. 

Hva den mørke materien eventuelt består av, er fremdeles ukjent. 

I tillegg styres universet av en type energi som ikke sender ut stråling: Mørk energi.

Universet burde egentlig ha utvidet seg saktere ettersom tiden går, fordi tyngdekraften er tiltrekkende, ifølge en artikkel fra Universitetet i Oslo

Men nei, universets utvidelse går hurtigere med tiden. Den mørke energien ser ut til å forårsake frastøtende gravitasjon, ifølge Store norske leksikon. 

Summerer vi opp, kjenner vi bare fem prosent av innholdet i universet, som er den vanlige materien. Den mørke materien utgjør 27 prosent og mørk energi 68 prosent. 

Norske forskere er med

Euclid, som er laget av Den europeiske romorganisasjonen (ESA), skal bidra til å skaffe ny kunnskap om det mørke innholdet i universet. 

Norge er med i prosjektet. En gruppe ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo (UiO) skal jobbe med dataene som vil komme etter hvert. Andre er med på ingeniørsiden, ifølge Norsk Romsenter. 

Hans Arnold Winther er førsteamanuensis ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved UiO. Han har jobbet med den vitenskapelige delen av Euclid-prosjektet og skal bruke dataene som kommer fra romteleskopet. 

Winther forsker på kosmologi. Det er læren om universet sett som det hele, hvordan det begynte, har utviklet seg og hvordan det vil se ut i fremtiden. 

Ser det store bildet

Euclid er et såkalt survey-teleskop, forteller Winther. 

Du kjenner kanskje til romteleskopet Hubble. Hubble har gitt oss nydelige bilder av enkeltgalakser i all sin prakt. Det tar detaljerte bilder som viser galakser som krasjer, storslåtte fødestuer for stjerner og rester av en supernova

– Hubble kikker på en del av himmelen og eksponerer over lang tid for å få veldig høyoppløselige bilder, sier Winther.

– Euclid er litt annerledes ved at det skanner hele himmelen over tid for å dekke størst mulig areal og størst mulig volum av universet vårt. Den skal ta veldig mange bilder av galakser som befinner seg fra nært oss til flere milliarder år tilbake i tid.

Det gjør det mulig å lage et detaljert kart over fordelingen av materie i universet, forteller Winther.

Jobben som Euclid skal gjøre, blir den første store kartleggingen av denne typen som er gjort fra rommet. Tidligere er det brukt bakkebaserte teleskoper. Det største prosjektet har vært Sloan Digital Sky Survey, forteller Winther.

Det kosmiske nettverket

Et annet viktig instrument har vært Planck-teleskopet. Det har kartlagt den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen, den eldste strålingen som kan observeres i universet. Den er fra den tiden da universet var 400.000 år gammelt. 

– Det gir et snapshot over hvordan ting så ut for over 13 milliarder år siden. Nå prøver vi å fylle ut det som er imellom, forteller Winther.

Hvordan kan kartleggingen med Euclid bidra til å lære oss mer om mørk materie og mørk energi? 

På den største skalaen kan kosmologer se det kosmiske nettverket. Galakser fordeler seg i samlinger av galaksehoper og superhoper, og danner trådlignende strukturer i et gigantisk spindelvev. – På virkelig store skalaer så er det egentlig bare to ting du bryr deg om når du jobber med det. Det ene er gravitasjon, som fletter ting sammen. Det andre er ekspansjon, utvidelsen av universet, som gjør det vanskeligere å få ting til å kollapse sammen, sier Winther. 

Kan studere utviklingen

Mørk materie har å gjøre med gravitasjon, og mørk energi med utvidelsen. 

– Ved å studere strukturdannelse, lage et stort 3D-kart over hvordan strukturer har blitt dannet i universet på forskjellig tid, så kan vi vite hvor effektivt det er bygget opp strukturer, sier Winther. 

– Dermed kan vi lære mer om hvor raskt universet utvider seg og om egenskapene til mørk energi.

Når forskerne ser på galakser som ligger inntil ti milliarder lysår unna oss, ser de også ti milliarder år tilbake i tid. Det er fordi lyset har brukt så lang tid på å nå frem til oss. 

Bortenfor jorden

Euclid er nå på farten og skal reise til et punkt som kalles lagrangepunkt 2. Det befinner seg på baksiden av jorden sett fra solen. 

Her er tyngdekraften fra solen og jorden utlignet, slik at romfartøyet lett kan holde seg stabilt og ikke blir dratt mot solen eller jorden.

Fra oppskytningsdatoen går det omtrent en måned før romfartøyet er fremme. Romfartøyet skal begynne å studere himmelen tre måneder fra oppskytningsdatoen.

Teleskopet er 1,2 meter i diameter. Det fôrer to instrumenter som skal gi informasjon om galaksene som observeres. Det ene tar bilder i det visuelle bølgelengde-området, altså lys vi kan se. 

Det andre instrumentet måler infrarødt lys og kan analysere hvor langt unna galaksene befinner seg. 

Måler gravitasjonslinsing

Euclid ser på to ting, forklarer Winther. 

 – Det ene er å gjøre en tradisjonell galakse-survey der du kan kartlegge fordelingen av galakser på himmelen. 

Det andre er at den kan måle svak gravitasjonslinsing. 

– Når lys fra en galakse sendes ut og går gjennom universet vårt, og så blir det bøyd av masse, slik som store galaksehoper det går forbi. Den bøyningen kan vi måle i bildene vi har. 

Hvordan lyset bøyes og forstyrres viser hvor mye masse som befinner seg der. 

– Det kan si noe om hvordan materien er fordelt i universet.

Litt kjedelig med vakuumenergi

Vil romteleskopet gi forskere bedre forståelse av mørk energi og mørk materie om for eksempel ti år? 

– Vi vil definitivt vite mer. Spørsmålet er hva vi vil få vite, sier Winther. 

Vil dagens modell bli forsterket, eller vil informasjonen peke mot noe mer eksotisk?

– Vi har modeller i dag for hva mørk energi er, som egentlig er det samme som Einstein kom opp med originalt, en slags form for vakuumenergi. Det er litt kjedelig hvis det viser seg å bare være det.

Modellen med vakuumenergi har også noen teoretiske problemer ved seg, sier Winther. – Så vi håper på noe som forteller oss noe nytt. 

Studerer universet på forskjellige måter

James Webb-teleskopet, som studerer universet i infrarødt lys i stor detalj, ble sendt opp i slutten av 2021. Det har fått mye oppmerksomhet. Er Euclid like kul? 

– Vi gjør forskjellige ting. For meg er Euclid mye mer viktig enn James Webb. For folk som jobber med galaksedannelse, er James Webb viktigst. 

– Jeg tror uansett det er viktig at vi gjør alle disse forskjellige tingene: Å studere universet i forskjellige bølgelengder og å gjøre de store surveyene over hele himmelen.

– Euclid er veldig viktig for oss som jobber med kosmologi, de aller største skalaene i universet.

Fra Forskning.no
av Elise Kjørstad journalist

 

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Halley`s komet

Halleys komet, også kjent som kometen Halley, er en av de mest kjente kometene i historien. Den er oppkalt etter den engelske astronomen Edmond Halley, som beregnet dens bane og forutså dens tilbakekomst. Her er en kort historie om Halleys komet:

1. Gamle observasjoner:
Halleys komet har blitt observert gjennom menneskets historie. De tidligste registrerte observasjonene stammer fra gamle sivilisasjoner, inkludert babylonerne, grekerne og kineserne. Den første bekreftede opptredenen var i 240 f.Kr. i Kina.

2. Halleys : Prediksjon
Edmond Halley studerte i 1705 opptegnelsene over kometobservasjoner og innså at flere kometer som ble observert i historien faktisk var den samme kometen. Han forutså nøyaktig at denne kometen ville komme tilbake i 1758 eller 1759 basert på hans beregninger av dens bane.

3. Tilbakekomst i 1758:
Halleys komet gjorde sin forutsagte tilbakekomst i 1758 og ble dermed den første kometen som ble vellykket forutsagt og observert etter oppfinnelsen av teleskopet. Dette bekreftet Halleys beregninger og sikret kometens plass i vitenskapshistorien.

4. Etterfølgende opptredener:
Halleys komet har en omløpstid på omtrent 76 år, noe som betyr at den returnerer til det indre solsystemet omtrent en gang hvert 76. år. Etter Halleys opprinnelige prediksjon har kometen blitt observert ved påfølgende tilbakekomster, inkludert 1835, 1910 og 1986.

5. Opptredener på 1900-tallet:
Den mest betydningsfulle opptredenen av Halleys komet på 1900-tallet fant sted i 1910. Den kom svært nær jorden, noe som vekket stor interesse blant publikum. Folk fryktet at de ville bli innhyllet i kometens giftige hale, noe som førte til en økning i salget av kometrelaterte «anti-komet» produkter. Imidlertid var kometens passasje ufarlig.

6. Tilbakekomst i 1986:
Halleys komet gjorde sin mest nylige opptreden ved sin forutsagte tilbakekomst i 1986. Dette fikk stor oppmerksomhet, og flere romsonder ble sendt ut for å studere kometen på nært hold. Den europeiske romfartsorganisasjonens Giotto-romsonde nærmet seg og tok nærbilder av kometens kjerne.

7. Fremtidige tilbakekomster:
Halleys komet forventes å komme tilbake til det indre solsystemet igjen i 2061. 

Nå er den på vei bortfra solen, og den vil nå sitt fjerneste punkt (aphelion) rundt november/desember 2023
Da vil den begynne på sin lange ferd på 37 år tilbake mot solen.
th/ki

En spiral blant tusenvis

 

Et overfylt felt av galakser myldrer over dette månedens bilde fra NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet, sammen med klare stjerner kronet med Webbs karakteristiske sekstakkede diffraksjonspinder. Den store spiralgalaksen ved bunnen av dette bildet er ledsaget av en overflod av mindre, fjernere galakser som spenner fra fullverdige spiraler til bare lyse flekker. Den heter LEDA 2046648 og ligger litt over en milliard lysår fra Jorden, i stjernebildet Hercules.

Et av Webbs grunnleggende vitenskapelige mål er å observere fjerne galakser i det tidlige universet for å forstå detaljene i deres dannelse, evolusjon og sammensetning. Webbs skarpe infrarøde syn hjelper teleskopet med å se tilbake i tid, ettersom lyset fra disse fjerne galaksene blir rødforskyvet mot infrarøde bølgelengder. Å sammenligne disse systemene med galakser i lokaluniverset vil hjelpe astronomer å forstå hvordan galakser vokste til å danne strukturen vi ser i dag. Webb vil også undersøke den kjemiske sammensetningen av tusenvis av galakser for å kaste lys over hvordan tunge grunnstoffer ble dannet og bygget opp etter hvert som galakser utviklet seg.

For å dra full nytte av Webbs potensial for galaksearkeologi, må astronomer og ingeniører først kalibrere teleskopets instrumenter og systemer. Hvert av Webbs instrumenter inneholder en labyrintisk rekke speil og andre optiske elementer som omdirigerer og fokuserer stjernelys samlet av Webbs hovedspeil. Denne spesielle observasjonen var en del av idriftsettelseskampanjen for Webbs Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). I tillegg til å utføre vitenskap i sin egen rett, støtter NIRISS parallelle observasjoner med Webbs Near-InfraRed Camera (NIRCam). NIRCam tok dette galaksebesatte bildet mens NIRISS observerte den hvite dvergenWD1657+343, en godt studert stjerne. Dette lar astronomer tolke og sammenligne data fra de to forskjellige instrumentene, og å karakterisere ytelsen til NIRISS.

Bildebeskrivelse: Mange stjerner og galakser ligger på en mørk bakgrunn, i en rekke farger, men for det meste oransje nyanser. Noen galakser er store nok til å skille spiralarmer. Langs bunnen av rammen er en stor, detaljert spiralgalakse sett i en skrå vinkel, med en annen galakse omtrent en fjerdedel av størrelsen like under den. Begge har en sterkt glødende kjerne, og områder med stjernedannelse som lyser opp spiralarmene deres. ]

Lenker

Ny James Webb-oppdagelse kan endre vitenskapen, ifølge forsker. – Min første tanke var at vi hadde gjort en feil

Nye observasjoner med James Webb kan tyde på at galakser vokste overraskende hurtig tidlig i universets historie. (Foto: NASA, ESA, CSA, I. Labbe (Swinburne University of Technology). Bildeprosessering: G. Brammer (Niels Bohr Institute’s Cosmic Dawn Center at the University of Copenhagen).

Det kan være det fantes galakser like massive som Melkeveien da universet bare var en brøkdel så gammelt som nå. Men resultatene må bekreftes, påpeker astrofysiker.

James Webb-teleskopet, som kom i drift i fjor, gir et nytt blikk på universet.Det er spesielt godt egnet til å fange opp infrarød stråling og er svært følsomt. Astronomer kan dermed se enda dypere inn i universet enn før.

I en ny studie i Nature presenteres seks nye galakser som er oppdaget med James Webb.

Basert på fargen i lyset, ser det ut til at disse galaksene befinner seg langt, langt unna. De eksisterte bare noen hundre millioner år etter big bang.

Likevel hadde de allerede vokst seg store – uventet store, ifølge forskere bak den nye studien.

Forventet å finne babygalakser

Studien tyder på at de seks galaksene eksisterte mellom 500 og 700 millioner år etter big bang.

Dette er tidlig i universets historie, som er 13,8 milliarder år lang.

Galaksene har en masse på opptil ti milliarder ganger solen. Den ene har potensielt en masse på 100 milliarder ganger solen.

 – Vi forventet bare å finne små, unge babygalakser på dette tidspunktet, men vi har oppdaget galakser like modne som vår egen i det som tidligere ble forstått å være universets morgengry, sier Joel Leja i en pressemelding.

Leja er universitetslektor i astronomi og astrofysikk ved Pennsylvania State University.

Passer ikke inn

Hvis resultatene stemmer, stiller det spørsmål ved modellene for hvordan galakser utviklet seg i det tidlige universet, ifølge pressemeldingen.

– Avsløringen om at massiv galaksedannelse begynte ekstremt tidlig i universets historie, endrer det mange av oss trodde var fastsatt vitenskap, sier Leja.

Han forteller at galaksene er så massive at de ikke passer med 99 prosent av modellene for kosmologi, læren om universet før og nå.

Leja sier at de digre objektene raskt dukket opp i data fra James Webb.

– Vi begynte å gjøre modelleringen og prøvde å finne ut hva de var, fordi de var så store og lyssterke.

– Min første tanke var at vi hadde gjort en feil, og vi måtte bare finne den og gå videre med livene våre. Men vi har ennå ikke funnet den feilen, til tross for mange forsøk.

Leja sier at de uformelt har kalt objektene «universe breakers» og at de foreløpig lever opp til navnet.

Mye som er usikkert

Håkon Dahle er astrofysiker og tilknyttet Universitetet i Oslo. Han er en av dem første som har brukt James Webb-teleskopet.

Sammen med en gruppe jobber Dahle nå med å undersøke svært lyssterke objekter som eksisterte rundt 1,3 milliarder år etter big bang.

Dahle sier det er mye som er usikkert ved de nye målingene av de massive, unge galaksene.

Alderen på galaksene er beregnet ut fra hvor langt unna de befinner seg. Jo lenger ut i universet vi ser, jo lenger tilbake i tid ser vi. Det er fordi lyset har en konstant hastighet og bruker tid på å nå fram til oss.

Avstanden i den nye studien er beregnet basert på farger.

For å bekrefte avstanden nøyaktig må det gjøres spektroskopi av galaksene, forklarer Dahle. Det skriver også forskerne i studien.

Annen type måling kan avgjøre avstanden

Håkon Dahle utdyper hvorfor spektroskopi er nødvendig for å bli sikker på avstanden.

Det forskerne har gjort nå, er å måle fargen i lyset.

– Man bruker mange forskjellige filtre og tar bilder, og sammenligner hvor lyssterke galaksene er i de forskjellige bildene.

Dette sammenlignes med maler for hvordan lys ser ut fra forskjellige galakser på ulike avstander.

Rødere lys tyder på at galaksene er langt unna. Det er fordi bølgelengden i lys strekkes ut mens det er på vei mot oss. Det skyldes at universet hele tiden utvider seg.

Lys som i utgangspunktet var synlig lys eller ultrafiolett har fått lenger bølgelengder og fanges opp som rødt eller infrarødt lys. James Webb er spesielt god på å se det infrarøde lyset.

De seks galaksene i den nye studien ser veldig røde ut, sier Dahle.

– Det tolkes som at de befinner seg langt unna.

Håkon Dahle jobber selv med observasjoner fra James Webb-teleskopet. (Foto: UiO)

Sprer ut lyset

Et problem er at malene som brukes er basert på galakser man kjenner fra før og som er observert med andre teleskoper, sier Dahle.

– Mens disse galaksene som James Webb-teleskopet finner nå, er galakser som man ikke har klart å se tidligere. Det er ikke så rart om de skulle ha litt andre egenskaper.

Det er derfor nødvendig med spektroskopi for å bekrefte avstanden, forteller Dahle.

I spektroskopi spres bølgelengdene i lyset ut. Den enkleste formen for dette er når lys brytes til en regnbue ved hjelp at et prisme.

Når lysspekteret er spredd ut kan man se fingeravtrykket til grunnstoffer, som for eksempel hydrogen. Hydrogenatomer tar opp og sender ut lys på helt spesifikke bølgelengder. Dette kan vises som ekstra lyssterke, eller svakere linjer i spekteret.

Ettersom lyset har blitt rødere og strukket ut på sin vei mot oss, vil disse linjene bli forskjøvet. Dermed kan forskere finne ut nøyaktig hvor langt lyset har reist og beregne avstanden til galaksen.

Uansett spennende

Hvis galaksene ikke er så langt unna som det ser ut, så betyr det at galaksene ikke inneholder like mange stjerner.

– Det gjør at hele argumentet deres blir usikkert, sier Dahle.

Uansett er oppdagelsen spennende, synes han.

– Vi ser en type galakse som vi ikke har sett før, det er helt klart. Så selv om dette skulle vise seg å være galakser som ikke ligger så langt unna, er det fortsatt interessant fordi disse galaksene har andre egenskaper enn de vi har sett før.

De sender ut lys hovedsakelig i det infrarøde området.

En årsak kan være at de inneholder mye støv. Støv blokkerer det meste av det synlige lyset men slipper igjennom infrarød stråling.

– En annen ting som blir nevnt i artikkelen er at disse galaksene ser veldig kompakte ut. Det er et veldig lite område som sender ut veldig mye stråling.

Galaksen som ser ut til å være like massiv som Melkeveien, har da mange stjerner, men de må være fordelt over et mye mindre område. Stjernene står tettere.

Lys fra supermassive sorte hull?

En annen mulighet, sier Dahle, er at ikke alt lyset kommer fra stjerner, men også fra et supermassivt sort hull i midten av galaksene. Trolig har de fleste galakser et sort hull i midten. Det gjelder også Melkeveien.

– Det sorte hullet i Melkeveien er ikke det man kaller en aktiv galaksekjerne, sier Dahle.

– En aktiv galaksekjerne oppstår når det faller gass inn mot et sort hull. Da blir gassen varmet opp veldig kraftig og sender ut veldig mye stråling.

I noen tilfeller kan galaksekjernene stråle sterkere enn alle stjernene i galaksen til sammen, forteller Dahle. Da kalles det en kvasar. Men det finnes også andre aktive galaksekjerner som ikke er så ekstreme.

En mulighet er at en aktiv galaksekjerne står bak en del av strålingen i noen av de nyoppdagede galaksene. I så fall er det ikke så mange stjerner i dem som det ser ut til.

Må ha litt flaks

Dahle påpeker to andre ting som kan være av betydning når man tolker observasjoner fra James Webb av fjerne galakser.

– De har sett på et ganske lite område på himmelen.

En skal ha ganske flaks for å finne eldgamle galakser på et tilfeldig utvalgt lite område av himmelen, forteller Dahle.

– De modellene vi har i dag for hvordan galakser blir dannet, det er at i starten blir galakser dannet klumpet sammen. De er ikke fordelt jevnt utover.

I starten var det store områder i universet hvor det ikke fantes noen galakser. Hvis du leter vil du altså flest ganger ikke finne noe.

– For at galakser skal bli dannet så må tettheten i området nå en terskelverdi. I starten er det bare noen få områder som har rukket å nå den terskelverdien. Hvis du tilfeldigvis finner en, så er det høyst sannsynlig at du vil se andre galakser rundt.

Uventet oppdagelse

Dahle nevner også at man må være oppmerksom på feil ved kalibreringen. Det har for eksempel vist seg at James Webb er mer følsom i den rødeste enden enn ventet.

Når man korrigerte for det så forsvant mange av kandidatene for ekstremt fjerne galakser som ble rapportert om de første ukene etter James Webb slapp data.

Joel Leja sier i pressemeldingen at spektroskopi vil kunne bekrefte funnene deres.

– Et spekter vil umiddelbart fortelle oss om disse tingene er ekte eller ikke, sier han.

– Det vil vise oss hvor store de er, hvor langt unna de er. Det som er morsomt er at vi har alle disse tingene vi håper å lære av James Webb, og dette var ikke i nærheten av toppen av listen. Vi har funnet noe vi aldri tenkte å spørre universet om – og det skjedde mye raskere enn jeg trodde, men her er vi.

 

Referanse:

Ivo Labbé, m. fl.: «A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang», Nature, 22. februar 2023

Solen lyser opp Uranus, sett av Voyager 2.
 
Solen lyser opp Uranus, sett av Voyager 2.
 
(Foto: NASA)

Forskere vil sende en romsonde til Neptun og Uranus

Det er mye ukjent med disse isplanetene i solsystemets ytterkant. Hva kommer forskerne til å finne på måner som Ariel, Titania og Oberon?

Siden 1970-tallet har det blitt sendt romsonder til mange av planetene i solsystemet.

Viking og Curiosity har vært med på å gi oss svært detaljert kunnskap om tidligere innsjøer og elveløp på Mars. Juno og Cassini har sendt tilbake bilder av fremmede og storslåtte syn på Jupiter og Saturn.

Men noen av de minst studerte planetene i solsystemet finner vi helt i utkanten. Der ute ligger kjempeplanetene Neptun og Uranus.

 

Iskjempene

Disse planetene kalles ofte iskjemper, og de er så langt unna solen at forholdene er svært annerledes enn her i det indre solsystemet. Disse planetene er gassplaneter – de har sannsynligvis ikke noen fast overflate, som jorden.

De er dekket av gass, og trykket blir større og større etterhvert som man dykker ned i gass-lagene.

Neptun – den ytterste planeten – bruker omtrent 165 jord-år på å komme seg rundt solen.

Neptun, sett av Voyager i 1989. Du kan se et hint av skyer i atmosfæren.
 
Neptun, sett av Voyager i 1989. Du kan se et hint av skyer i atmosfæren.
 
(Bilde: NASA)

Sist Neptun var på samme sted i sin bane, viste kalendrene våre år 1858. Ett Uranus-år ligger på rundt 84 av våre år.

Og det er på høy tid å utforske disse svært fjerne planetene, ifølge et samlet planetforsker-korps i USA.

Stemt fram av forskere

En gang i tiåret gjennomføres den såkalte decadal survey av Vitenskapsakademiet i USA. Dette skjer på oppdrag fra NASA. Her får forskere fra forskjellige fagfelt lov til å stemme på hva fagfeltet skal prioritere de neste ti årene.

Den forrige ble publisert i 2022 og viser ønsket prioritering fram mot 2032. Utforskning av Neptun, Uranus og de tilhørende månene bør være oppdraget med høyest prioritet de neste ti årene, ifølge undersøkelsen med det imponerende navnet Origins, Worlds and Life.

Men hvorfor er disse ytre planetene så interessante?

Uranus sett av Hubble-teleskopet. Legg merke til at ringene ligger omtrent 90 grader over på siden. De ligger rundt Uranus' ekvator, fordi hele planeten ligger på siden.
 
Uranus sett av Hubble-teleskopet. Legg merke til at ringene ligger omtrent 90 grader over på siden. De ligger rundt Uranus’ ekvator, fordi hele planeten ligger på siden.
 
(Foto: NASA)

Uranus er spennende

Planetforskeren Kathleen Mandt ved John Hopkins Applied Physics Laboratory er en av forskerne som argumenterer kraftig for at et oppdrag ut til iskjempene bør gjennomføres.

Det ligger ingen konkrete planer på bordet, og tidshorisonten er svært lang. Mandt mener det kan være mulig med en oppskytning i 2032. Det er langt å reise, så dette betyr at sonden er framme ved planetene rundt 2050.

Slik er det med komplekse og kostbare romoppdrag. For eksempel begynte planleggingen av James Webb-romteleskopet på 1990-tallet, og i 2022 begynte det å ta bilder ute i rommet.

Foreløpig har planen fått navnet Uranus Orbiter and Probe (UOP). Sonden er oppkalt etter Uranus, og dette er nok det mest interessante planetsystemet for forskerne.

De eneste «nærbildene» av Uranus ble tatt av Voyager 2 i 1986. Da fløy sonden forbi både Uranus og Neptun. Den er fortsatt den eneste sonden som har vært i nærheten av disse ytre planetene.

Voyager 2. Denne sonden er fortsatt aktiv, og den har forlatt solsystemet. Den fløy forbi Uranus i 1986.
 
Voyager 2. Denne sonden er fortsatt aktiv, og den har forlatt solsystemet. Den fløy forbi Uranus i 1986.
 
(Foto: NASA)

Men selv om sonden bare tok bilder og målinger i forbifarten på vei ut mot rommet utenfor solsystemet, gjorde den store oppdagelser.

Den oppdaget mange av Uranus’ måner, og den avslørte at månene var helt annerledes enn det forskerne antok på forhånd.

Hav-måner?

Forskerne antok at månene ville være døde og kalde, men de fem største månene hadde relativt nydannede overflater.

Dette er ikke som vår egen måne. Den har meteorkrater som er over fire milliarder år gamle. Det er nesten ingenting som endrer månens overflate.

Men det skjer noe på i hvert fall noen av Uranus’ måner. Månen Ariel viste seg å ha en veldig «ny» overflate, noe som tyder på for eksempel geologiske prosesser eller isdannelse, ifølge Kathleen Mandt. Dette kan for eksempel skje hvis det er et flytende hav under isen.

Dette er Ariels overflate sett av Voyager 2.
 
Dette er Ariels overflate sett av Voyager 2.
 
(Foto: NASA)

Månen Europa, som går rundt kjempeplaneten Jupiter, er også dekket av is med et sannsynlig hav under isen. Dette er den glatteste overflaten på noen planet, måne eller asteroide som er kjent i solsystemet, ifølge The Planetary Society.

Men det er ikke bare månene som er interessante.

Her kan du se planetene i solsystemet og størrelsesforholdet mellom dem. Jorden er tredje fra venstre, mens Uranus og Neptun er de to siste til høyre.
 
Her kan du se planetene i solsystemet og størrelsesforholdet mellom dem. Jorden er tredje fra venstre, mens Uranus og Neptun er de to siste til høyre.
 
(Foto: joshimerbin/Shutterstock/NTB)

Kjempekollisjon

Uranus har flere egenskaper som skiller den fra andre planeter i solsystemet. På et område er den helt unik – den ligger helt over på siden.

Dette er ikke helt intuitivt. Som eksempel har jorden en nordpol og en sørpol, også i forhold til planetens egne bane rundt solen. Jorden ligger litt over på den ene siden i forhold til banen, rundt 23 grader i forhold til sin egen akse.

Men Uranus ligger hele 97,77 grader over på siden. Hvis du ser for deg jorden som en stående snurrebass, blir Uranus-snurrebassen liggende nesten vannrett i forhold til jorden. Alle måner og ringer ligger også på siden, sett i forhold til banen rundt solen.

Ingen vet hvorfor det er sånn, og en romsonde kan være med på å gi svar. En hypotese går ut på at Uranus opplevde en kjempekollisjon med en annen planet i en fjern fortid.

Uranus skiller seg kraftig ut fra de andre planetene i solsystemet. Grafikken viser hvor mye planetenes akse avviker fra en 90-graders vinkel.
 
Uranus skiller seg kraftig ut fra de andre planetene i solsystemet. Grafikken viser hvor mye planetenes akse avviker fra en 90-graders vinkel.
 
(Foto: NASA)

Har planetene vandret utover?

Planetens fjerne fortid er også innhyllet i mystikk. Spørsmålet er hvor og hvordan Neptun og Uranus ble dannet. Sannsynligvis ble begge planetene dannet lenger inn mot vår del av solsystemet for over fire milliarder år siden, i solsystemets spede begynnelse.

Flere mekanismer kan ha fått planetene til å vandre utover i solsystemet, men forskerne kan ikke slå fast hva som egentlig skjedde. Målinger fra planetene kan hjelpe. Dette er svært viktig for å forstå hvordan vårt solsystem utviklet seg, ifølge Kathleen Mandt. Og for å forstå hvordan andre solsystem rundt andre stjerner kan utvikle seg, må vi forstå vårt eget, argumenterer hun for.

Det er mange andre aspekter ved Uranus og Neptun som er interessante for forskerne. Hvis et oppdrag til iskjempene blir prioritert, er dette noe vi kommer til å høre langt mer om i årene framover.

Referanse:
Forskning.no

Mandt: The first dedicated ice giants mission. Science, 2023. DOI: 10.1126/science.ade8446. 

En spiral blant tusenvis

 

Et overfylt felt av galakser myldrer over dette månedens bilde fra NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet, sammen med klare stjerner kronet med Webbs karakteristiske sekstakkede diffraksjonspinder. Den store spiralgalaksen ved bunnen av dette bildet er ledsaget av en overflod av mindre, fjernere galakser som spenner fra fullverdige spiraler til bare lyse flekker. Den heter LEDA 2046648 og ligger litt over en milliard lysår fra Jorden, i stjernebildet Hercules.

Et av Webbs grunnleggende vitenskapelige mål er å observere fjerne galakser i det tidlige universet for å forstå detaljene i deres dannelse, evolusjon og sammensetning. Webbs skarpe infrarøde syn hjelper teleskopet med å se tilbake i tid, ettersom lyset fra disse fjerne galaksene blir rødforskyvet mot infrarøde bølgelengder. Å sammenligne disse systemene med galakser i lokaluniverset vil hjelpe astronomer å forstå hvordan galakser vokste til å danne strukturen vi ser i dag. Webb vil også undersøke den kjemiske sammensetningen av tusenvis av galakser for å kaste lys over hvordan tunge grunnstoffer ble dannet og bygget opp etter hvert som galakser utviklet seg.

For å dra full nytte av Webbs potensial for galaksearkeologi, må astronomer og ingeniører først kalibrere teleskopets instrumenter og systemer. Hvert av Webbs instrumenter inneholder en labyrintisk rekke speil og andre optiske elementer som omdirigerer og fokuserer stjernelys samlet av Webbs hovedspeil. Denne spesielle observasjonen var en del av idriftsettelseskampanjen for Webbs Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). I tillegg til å utføre vitenskap i sin egen rett, støtter NIRISS parallelle observasjoner med Webbs Near-InfraRed Camera (NIRCam). NIRCam tok dette galaksebesatte bildet mens NIRISS observerte den hvite dvergenWD1657+343, en godt studert stjerne. Dette lar astronomer tolke og sammenligne data fra de to forskjellige instrumentene, og å karakterisere ytelsen til NIRISS.

Bildebeskrivelse: Mange stjerner og galakser ligger på en mørk bakgrunn, i en rekke farger, men for det meste oransje nyanser. Noen galakser er store nok til å skille spiralarmer. Langs bunnen av rammen er en stor, detaljert spiralgalakse sett i en skrå vinkel, med en annen galakse omtrent en fjerdedel av størrelsen like under den. Begge har en sterkt glødende kjerne, og områder med stjernedannelse som lyser opp spiralarmene deres. ]
Kreditt:
ESA/Webb, NASA & CSA, A. Martel

 

 

 

 

Nordlys: Dette er vitenskapen bak lyset

Nordlys skyldes solas aktivitet. Den samme aktiviteten kan slå ut satellitter og GPS. Derfor er det viktig å forstå hva som faktisk skjer på sola.

Av Elina Melteig

Fakta

Dette skjer i atmosfæren når vi ser nordlys

Nordmannen Kristian Birkeland forstod at nordlyset er en konsekvens av solvind som reagerer med jordas atmosfære og magnetfelt. Magnetfeltet rundt kloden vår får de ladde partiklene til å bevege seg mot polområdene. Her reagerer de med ioner og atomer i gassene i atmosfæren. Hvis elektronet til et oksygenatom i atmosfæren får ekstra energi av en kollisjon med en ladd partikkel, får den en høyere energitilstand. Når elektronet kvitter seg med energien, gjør den det ved å sende ut lys. Energien som frigis tilsvarer bølgelengden til lyset som sendes ut.

Under en klar og kald himmel i polare strøk vil det ofte være mulig å se det dansende rosa, blå og grønne lyset. Det kan se magisk ut der det bølger og beveger seg, men vitenskapen bak lyset har vært kjent siden slutten av 1800-tallet.

– Grønt nordlys betyr at ladede partikler fra sola interagerer med oksygen i atmosfæren. Rødt nordlys er også oksygen, men på en høyere høyde. Blått og rosa nordlys er fra interaksjon med nitrogen på lavere høyde, forklarer doktorgradsstipendiaten Aditi Bhatnagar.

Bhatnagar forsker på solfysikk ved RoCS – Rosseland senter for solfysikk ved Universitetet i Oslo, og er fascinert av nordlyset. Hun studerer noen av prosessene i sola.

Siden Birkeland lanserte den fullstendige nordlysteorien i 1896 har forskere forsøkt å forstå mer av sammenhengen mellom aktiviteten på sola og effekten den har på jorden og jordatmosfæren – også kjent som romværet.

Les også: Vil varsle romvær som kan slå ut strømnett og kommunikasjon

 

Nordlys kan bestå av mange ulike farger. Bildet er tatt av Dag Endre Opedal og ligger på Flickr.com med lisens CC BY-NC-ND 2.0.

Mini-magneter på solas overflate

Fakta: Romvær er forholdene i de øverste lagene av jordens atmosfære som følge av solas aktivitet.

Den delen av solas aktivitet som vi kan se kalles fotosfæren, forklarer Bhatnagar.

Videre forklarer hun at det finnes mange ulike instrumenter som ser ulike lag av solens atmosfære. Bhatnagar viser frem et bilde av en rødglødende, boblende overflate. Fra solens indre kommer plasma opp til overflaten og går ned igjen, og dette kan ses på fotosfæren.

Overflaten er kornete. Langs hver korngrense er det mørkere. Bhatnagar forklarer at varm masse kommer opp til overflaten i midten av kornene og går ned igjen langs sidene. Hun peker på et område som ser helt sort ut.

– Dette er en solflekk, forklarer hun. Den består vanligvis av to flekker: en positiv og en negativ, som en magnet.

Bhatnagar forklarer at solfekkene er områder der konsentrert magnetisk aktivitet fra solens indre kommer opp til overflaten. I disse områdene er det lavere temperatur og derfor ser de mørkere ut.

 

Aditi Bhatnagar er fascinert av nordlyset: – Etter å ha sett det en gang, ville jeg se det igjen, for det er slik med nordlys, forklarer hun. Foto: Aditi Bhatnagar.

Det vil bli flere solflekker fremover

– Vi vet at solaktiviteten foregår i sykluser, sier Bhatnagar. Det er elleveårige sykluser. I begynnelsen av en solsyklus vil det være lite aktivitet på sola, men etter fem-seks år når den sitt maksimum. I dette tidsrommet vil antallet solflekker øke markant.

Bhatnagar forteller at vi nå er inne i solsyklus nummer 25. Den startet i desember 2019. Derfor mener Bhatnagar at vi trolig vil få høy aktivitet på sola rundt 2024-25. Dette kan igjen føre til mer nordlys hos oss.

Elleveårssyklusen er igjen en del av en 22-årig syklus hvor det magnetiske feltet i sola snur. Dette forskningsfeltet er kjent som solens dynamo og det blir fortsatt forsket på.

Solflekkene gir utbrudd som kan slå ut satellitter

På grunn av bevegelsene i overflaten vil de magnetiske feltene som kommer ut fra solflekkene bli stresset og brytes. Da frigir de store mengder energi i alle bølgelengder i det elektromagnetiske spekteret. Forskerne kaller det solbluss eller soleksplosjon (solar flares) og de ser svært lyse ut på solens overflate. Noen ganger vil materie fra disse utbruddene bli slynget ut fra sola. Det er det forskerne kaller for korona masseutbrudd eller Coronal Mass Ejections.

Disse korona masseutbruddene kan ha fart som varierer fra noen hundre til noen tusen kilometer per sekund. Avhengig av farten, retningen og området for utbruddet, er det mulig å forutse når det vil nå oss med noen timers varsling. Er det tilstrekkelig kraftig kan det slå ut satellitter og moderne kommunikasjon.

Slike utbrudd fra solen er satt opp på Direktoratet for Samfunnssikkerhet og Beredskap (DBS) sin liste over de største truslene mot vårt samfunn. I en rapport fra 2019 står det blant annet at mulige tiltak vil være bedre overvåking og varsling av romvær.

 

Illustrasjonsbilde fra NASA Goddard Space Flight Center viser hvordan masse fra utbrudd på solen beveger seg mot jordens magnetfelt. Bildet er lagt ut på Flickr.com med rettighetene CC BY 2.0.

Forsker på solens utbrudd

Fordi det er så viktig å varsle romvær er det mange forskere som er involverte i dette forskningsfeltet.

Ved Universitetet i Oslo er forskere på RoCS med på prosjekter som skal avdekke hvorfor solflekker og solstormer oppstår. Blant annet er forskerne med på å se på data fra to satellitter: Solar Orbiter og Parker Solar Probe.

Solar Orbiter skal ta bilder av solens poler, noe som aldri har vært gjort før. Parker Solar Probe skal komme nærmere solen enn noe annet menneskeskapt objekt. Den skal ikke ta bilder, men måle elektromagnetiske felter og solvindpartikler. Ingen andre menneskeskapte gjenstander har vært nærmere solen enn Parker Solar Probe. På den måten kan grunnforskning være svært viktig for samfunnssikkerhet og beredskap.

Elon Musks satellitter ble rammet av et koronalt masse-utbrudd

Det går lang tid mellom hver gang solaktivitet har ødeleggende virkning på jorden. DBS regner med om lag 100 år mellom hver ødeleggende hendelse, men stormene er ikke så sjeldne som vi kanskje skulle ønske.

– Senest i dag kom det en advarsel på «space weather live» om en «radio black out» på noen områder på jorden, forklarer Bhatnagar. Det er ikke sjelden, men det er flere ting som må klaffe for at de skal treffe oss.

Solen sender kontinuerlig ut litt materiale eller plasma ut i rommet. Dette er kjent som solvind.

– Vi har kontinuerlig observasjon av solvind ved hjelp av satellitter slik som DSCOVR som befinner seg mellom sola og jorden, forklarer Bhatnagar.

Fakta Nordlys

Nordlyset kalles aurora borealis på latin. Det finnes også på den sørlige halvkule, men da heter det aurora australis.

Farger: Ultrafiolett til infrarødt. Hvilken farge du ser, avhenger av energinivået i partiklene og sammensettingen av atmosfæregassen. Vanligvis er det grønt, rødt og blått.

Nordlyssonen er et område der det er mye nordlys. Den befinner seg 23 grader fra den geomagnetiske polen og har en bredde på 10 grader.Nordlys finnes også på andre planeter som har atmosfære og et indre magnetfelt.

Et utbrudd på solen kan være farlig hvis det skjer langs solens sentrale meridian og har motsatt magnetisk polaritet i forhold til jordens magnetfelt.

– I fjor skulle Elon Musks selskap Starlink skyte opp 49 satellitter, men 40 av dem kom aldri til sin tiltenkte bane fordi de ble truffet av et korona masse-utbrudd. I stedet falt de ned igjen, forklarer Bhatnagar.

Tips til å forutsi nordlys

På Rosselandsenterets pauserom står det en stor skjerm midt i rommet. Den viser bilder av sola tatt med ulike apparater. Bildene oppdaterer seg jevnlig, og mange ganger kan du se mørke flekker i noen av bølgelengdene til solen. Disse kalles for «korona hull», som er kilden til høyhastighets solvind. Når de har passert den sentrale meridianen kan solvinden fra disse områdene bruke om lag tre dager før de når jorden og forårsaker geomagnetiske forhold.

 

Screenshot fra værkameraet på Blindern viser svakt nordlys i nord. Bhatnagar bruker værkameraene til å se når det er gode forhold for å se på nordlys.

Derfor kan Bhatnagar se på skjermen og se når det kan være en god dag for å se nordlyset. I tillegg til kanaler som spaceweatherlive.com og pauseroms-TVen har hun et triks til for å vite når det er lurt pakke varme klær og et godt kamera:

Bhatnagar viser meg et værkamera i sanntid fra Blindern. Kameraet viser utsikten fra taket av Meteorologisk institutt og kan ses på yr.no.

– Når nordlyset starter kan du faktisk se det her – da vet du at du må gå ut, smiler hun.

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

– Jeg følger med, for hvis det er noen sjanse til å se nordlyset nær Oslo vil jeg se det. Etter å ha sett det en gang, ville jeg se det igjen, for det er slik med nordlys – du har lyst til å se det igjen, forklarer hun.

Når hun ser nordlys på værkameraet, tar hun T-banen til Sognsvann. Derfra mener hun at du har gode sjanser til å se nordlys de dagene det er mulig.

Slike kameraer finnes i flere byer. Bhatnagar forklarer at Hamar har et kamera som peker nordover. Dersom nordlyset dukker opp der er det en sjanse for at det kommer til Oslo litt senere.

I tillegg finnes apper som varsler nordlys.

 

Slik så nordlyset ut på Sognsvann utenfor Oslo i oktober 2022. Bildet er tatt av Aditi Bhatnagar.

UiO forsker også på romværet når det kommer hit til jorda. Rom og plasma-forskerne har utviklet et instrument opprinnelig til forskningsrakettene, som er brukt til forskning på nordlys siden 1962. Nå er dette i bruk på blant annet satellitter og skal skytes opp til den internasjonale romstasjonen i april.

Fra Titan.no

Webb avslører Dark Side of Pre-stellar Ice Chemistry

 

Oppdagelsen av forskjellige iser i de mørkeste, kaldeste områdene av en molekylsky målt til dags dato er blitt annonsert av et internasjonalt team av astronomer som bruker NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet. Dette resultatet lar astronomer undersøke de enkle iskalde molekylene som vil bli innlemmet i fremtidige eksoplaneter, samtidig som de åpner et nytt vindu på opprinnelsen til mer komplekse molekyler som er det første trinnet i skapelsen av livets byggesteiner.

Hvis du ønsker å bygge en beboelig planet, er is en viktig ingrediens siden de er hovedbærerne av flere viktige lette elementer – nemlig karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen og svovel (referert til som CHONS). Disse elementene er viktige ingredienser i både planetariske atmosfærer og molekyler som sukker, alkoholer og enkle aminosyrer. I vårt solsystem antas det at de ble levert til jordens overflate ved sammenstøt med iskalde kometer eller asteroider. Videre tror astronomer at slike iser mest sannsynlig allerede var til stede i den mørke skyen av kaldt støv og gass som til slutt ville kollapse for å lage solsystemet. I disse områdene i verdensrommet gir isete støvkorn en unik ramme for atomer og molekyler å møtes, noe som kan utløse kjemiske reaksjoner som danner svært vanlige stoffer som vann.

Nå er en dyptgående oversikt over de dypeste, kaldeste isene målt til dags dato i en molekylsky [1] blitt annonsert av et internasjonalt team av astronomer som bruker NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet. I tillegg til enkle is som vann, var teamet i stand til å identifisere frosne former for et bredt spekter av molekyler, fra karbonylsulfid, ammoniakk og metan, til det enkleste komplekse organiske molekylet, metanol (i det interstellare mediet anses organiske molekyler å være kompleks når den har seks eller flere atomer). Dette er den mest omfattende folketellingen til dags dato av de iskalde ingrediensene som er tilgjengelige for å lage fremtidige generasjoner av stjerner og planeter, før de varmes opp under dannelsen av unge stjerner. Disse iskalde kornene vokser i størrelse når de blir traktet inn i de protoplanetariske skiveneav gass og støv rundt disse unge stjernene, noe som i hovedsak lar astronomer studere alle potensielle iskalde molekyler som vil bli innlemmet i fremtidige eksoplaneter.

» Våre resultater gir innsikt i det innledende, mørke kjemistadiet av dannelsen av is på de interstellare støvkornene som vil vokse til de centimeterstore småsteinene som planeter dannes fra i skiver, » sa Melissa McClure, en astronom ved Leiden Observatory som er hovedetterforsker av observasjonsprogrammet og hovedforfatter av papiret som beskriver dette resultatet. » Disse observasjonene åpner et nytt vindu på dannelsesveiene for de enkle og komplekse molekylene som trengs for å lage livets byggesteiner. 

I tillegg til de identifiserte molekylene fant teamet bevis for prebiotiske molekyler som er mer komplekse enn metanol i disse tette skyisene, og selv om de ikke definitivt tilskrev disse signalene til spesifikke molekyler, beviser dette for første gang at komplekse molekyler dannes i de iskalde dypet av molekylære skyer før stjerner blir født.

» Vår identifikasjon av komplekse organiske molekyler, som metanol og potensielt etanol, antyder også at de mange stjerne- og planetsystemene som utvikler seg i denne spesielle skyen vil arve molekyler i en ganske avansert kjemisk tilstand,» sa Will Rocha, en astronom ved Leiden Observatory som bidro til denne oppdagelsen. » Dette kan bety at tilstedeværelsen av prebiotiske molekyler i planetsystemer er et vanlig resultat av stjernedannelse, snarere enn et unikt trekk ved vårt eget solsystem. 

Ved å oppdage det svovelholdige iskarbonylsulfidet, var forskerne i stand til å estimere mengden svovel innebygd i isete førstjernestøvkorn for første gang. Mens den målte mengden er større enn tidligere observert, er den fortsatt mindre enn den totale mengden som forventes å være tilstede i denne skyen, basert på dens tetthet. Dette gjelder også for de andre CHONS-elementene. En sentral utfordring for astronomer er å forstå hvor disse elementene gjemmer seg: i is, sotlignende materialer eller steiner. Mengden CHONS i hver type materiale avgjør hvor mye av disse elementene som havner i eksoplanetatmosfærer og hvor mye i deres indre.

«Det faktum at vi ikke har sett alle CHONENE som vi forventer kan tyde på at de er innelåst i mer steinete eller sotete materialer som vi ikke kan måle,» forklarte McClure. «Dette kan tillate et større mangfold i bulksammensetningen av jordiske planeter.»

Isene ble oppdaget og målt ved å studere hvordan stjernelys fra hinsides molekylskyen ble absorbert av iskalde molekyler ved spesifikke infrarøde bølgelengder som er synlige for Webb. Denne prosessen etterlater kjemiske fingeravtrykk kjent som absorpsjonsspektra som kan sammenlignes med laboratoriedata for å identifisere hvilke iser som finnes i molekylskyen. I denne studien målrettet teamet iser begravet i et spesielt kaldt, tett og vanskelig å undersøke område av Chameleon I-molekylskyen, et område omtrent 500 lysår fra Jorden som for tiden er i ferd med å danne dusinvis av unge stjerner.

» Vi kunne rett og slett ikke ha observert disse isene uten Webb, » utdypet Klaus Pontoppidan, Webb-prosjektforsker ved Space Telescope Science Institute, som var involvert i denne forskningen. “ Isene viser seg som fall mot et kontinuum av bakgrunnsstjernelys. I områder som er så kalde og tette, er mye av lyset fra bakgrunnsstjernen blokkert, og Webbs utsøkte følsomhet var nødvendig for å oppdage stjernelyset og derfor identifisere isene i molekylskyen.»

Denne forskningen er en del av Ice Age-prosjektet , et av Webbs 13 Early Release Science –  programmer. Disse observasjonene er designet for å vise frem Webbs observasjonsevner og la det astronomiske samfunnet lære hvordan man får det beste ut av instrumentene sine. Ice Age-teamet har allerede planlagt ytterligere observasjoner, og håper å spore reisen til is fra dannelsen til samlingen av iskalde kometer.

» Dette er bare det første i en serie med spektrale øyeblikksbilder som vi vil få for å se hvordan isene utvikler seg fra den første syntesen til de kometdannende områdene av protoplanetariske skiver, » konkluderte McClure. » Dette vil fortelle oss hvilken blanding av is – og derfor hvilke elementer – som til slutt kan leveres til overflatene til terrestriske eksoplaneter eller innlemmes i atmosfæren til gigantiske gass- eller isplaneter. 

Notater

[1] En molekylsky er en enorm interstellar sky av gass og støv der det kan dannes molekyler, som hydrogen og karbonmonoksid. Kalde, tette klumper i molekylære skyer med høyere tetthet enn omgivelsene kan være steder for stjernedannelse hvis disse klumpene kollapser og danner protostjerner.

Mer informasjon

Webb er det største og kraftigste teleskopet som noen gang er skutt ut i verdensrommet. I henhold til en internasjonal samarbeidsavtale leverte ESA teleskopets oppskytningstjeneste ved å bruke bæreraketten Ariane 5. I samarbeid med partnere var ESA ansvarlig for utviklingen og kvalifiseringen av Ariane 5-tilpasninger for Webb-oppdraget og for anskaffelsen av lanseringstjenesten av Arianespace. ESA leverte også arbeidshestspektrografen NIRSpec og 50 % av det midt-infrarøde instrumentet MIRI, som ble designet og bygget av et konsortium av nasjonalt finansierte europeiske institutter (The MIRI European Consortium) i samarbeid med JPL og University of Arizona.

Webb er et internasjonalt partnerskap mellom NASA, ESA og Canadian Space Agency (CSA).

Verdensrommet utforskes med dieselaggregater

Romforskningen er low tech med tanke på strømforsyning, men det vil forskere gjøre noe med.

Av Elina Melteig

I science fiction er romteknologi fremstilt som svært avansert og fremtidsrettet. I virkeligheten blir verdensrommet utforsket med teleskoper drevet av dieselaggregater. 

Nå vil forskere se på hvordan de kan gjøre bakketeleskopene mer miljøvennlige. 

I et øde ørkenlandskap høyt oppe i fjellene i det nordlige Chile ligger en rekke teleskoper. Dette stedet, midt i Atacama-ørkenen, er et av de beste stedene på jorden for å studere verdensrommet. Det ligger så høyt at det er omtrent halvparten så mye partikler i luften som ved havoverflaten. Det er med andre ord færre partikler som teleskopet må se forbi for å studere rommet. Ulempen er at oksygennivået er så lavt at det er svært vanskelig å jobbe her. I tillegg er det langt fra folk, og det betyr at det heller ikke finnes strømnett her. 

– Forholdene der oppe er ekstreme, sier Isabelle Viole, stipendiat ved Universitetet i Oslo. Det er veldig lite oksygen, det er stor temperaturforskjell i løpet av et døgn, og det er veldig tørt. 

 

APEX-teleskopet i Atacama-ørkenen. Foto: Maria Luisa Lode

Vanligvis er energi det siste de tenker på

Viole forsker på energisystemer. Hennes oppgave er å finne ut hva som er den beste og mest miljøvennlige måten å skaffe strøm til et av de nyeste teleskopene som skal bygges i Atacama-ørkenen. 

Hun forteller at dette prosjektet er ganske unikt. 

– Vanligvis vil astronomene ønske seg de mest avanserte teknologiske løsningene til selve teleskopet. Energitilgang er det siste de tenker på, og da tar de noe enkelt som de vet at fungerer, forklarer Viole. I AtLAST-prosjektet har de tatt med energi-ingeniører helt fra starten av for å se hvilke løsninger som er mulig å få til.

Viole mener en grunn til at teleskopene drives på gammeldagse energiløsninger er at teleskopene finansieres for noen år av gangen. Dermed er det ikke penger til løsninger som først er lønnsomme på lang sikt. Solcellepanelene lønner seg ofte ikke før det har gått seks til ti år, men ingen prosjektfinansiering pleier å vare så lenge. 

– Likevel finnes det noen romteleskoper som får opp til 40-50 prosent av energibehovet dekket av solcellepaneler, forklarer Viole. 

 

Atacama-ørkenen er et av verdens tørreste områder. Foto: Maria Luisa Lode

Apparater til millioner tåler ikke strømbrudd

Dersom en større andel av energien skal være fornybar må forskerne finne smarte måter å gjøre det på. Ifølge Viole må forskerne finne gode måter å lagre energi på. Solcellepaneler kan bare gi strøm når solen skinner. I tillegg må andre energikilder forsyne teleskopet med strøm hvis det er overskyet.

– Noen av instrumentene må kjøles ned til 0,25 Kelvin, eller minus 272,9 Celsiusgrader, sier Viole. Derfor tåler de ikke usikkerhet i energitilførselen.

Men hvorfor ikke bygge en kabel med strømforsyning fra nærmeste by? 

Kabel-tyveri er et mulig problem

Viole mener at å bygge en strømforsyning fra nærmeste by, San Pedro de Atacama, som ligger 43 kilometer unna er mulig. Men det er et politisk problem. Først og fremst er det lite penger til denne typen prosjekter. I tillegg er det vanskelig fordi alle aktørene som har interesser i teleskopene blir nødt til å samarbeide. Disse aktørene har til dels svært ulike interesser. Det minsker sannsynligheten for at de kan bli enige om et slikt prosjekt.

Det er også mulig å koble teleskopene til det nasjonale strømnettet. Da vil det ligge 100 til 150 km med kobberkabel i et øde område. Da oppstår en annen utfordring:

– Kabelen er laget av kobber, og kobber er dyrt, forklarer Viole. 

 

Isabelle Viole. Foto: Elina Melteig

Derfor er det en reell fare for at en slik kabel kan bli stjålet.
Utslipp som tilsvarer et norsk tettsted

Så hvor mye utslipp kan det egentlig være snakk om? Se for deg at en rekke med lastebiler kjører flere hundre kilometer opp i fjellene. De er fulle av diesel. Det går noen dager, og så kommer en ny levering. Det krever vanvittige mengder energi å kjøle instrumentene ned til minus 272,9 Celsiusgrader. Det er hverken kostnadsfritt eller miljøvennlig å studere verdensrommet. 

– Teleskopene i nærheten av der AtLAST skal bygges krever totalt 33 Gigawatt time per år, sier Viole. Det er like mye energi som et norsk tettsted med 1435 innbyggere. I utslipp tilsvarer dette 18-25 tusen tonn med CO2, eller 24 tonn CO2 per vitenskapelige artikkel.

Hun forteller at en gjennomsnittlig nordmann slipper ut 8,2 tonn med karbondioksid per år. Med andre ord er utslippene forbundet med romteleskopene astronomiske. 

Så hvorfor ikke bare kutte ut denne forskningen? 

Vil undersøke støv og kald materie

– Mange viktige oppdagelser og ny teknologi kommer fra grunnforskningen. Kunnskapen om klimagasser ble også oppdaget via romforskning og utforskningen av planeten Venus, sier Viole. 

AtLAST-teleskopet som planlegges nå skal blant annet undersøke kaldt støv og kalde skyer i universet. Dette er noe vi har veldig lite kunnskap om i dag. Forskerne vet veldig godt hva de ønsker å studere, men aner ikke hva de kommer til å finne der. 

Fakta

Dette skal AtLAST brukes til:

  • 1. Undersøke vår galakse, Melkeveien, på en grundigere og mer fullstendig måte enn før. For eksempel skal forskerne undersøke molekylære gasskyer, støv, protostjerner og protoplaneter.
  • 2. Oppdage og ta bilde av kald materie (som er usynlig på andre bølgelengder)
  • 3. Ta bilde av og undersøke «det» som ligger utenfor galaksene

Atlast (Towards an Atacama Large Submillimeter Telescope) skal bruke sub-mm-bølgelengder i sine undersøkelser. Dette er det gjort lite av fra før, til tross for at om lag 50 prosent av lyset sendes ut med denne frekvensen. Se nettsidene til AtLAST-prosjektet her.

Deltakere i prosjektet er: 

Universitetet i Oslo

The European Southern Observatory

The UK Research and Innovation

The OHB Digital 

The University of Hertfordshire

Prosjektet er finansiert av EUs Horisont 2020.

For eksempel skal AtLAST bidra til å studere kjemien og dynamikken i atmosfæren til våre nærmeste planeter. Teleskopet kan også brukes til å se på ekstragalaktiske fenomener, spesielt med tanke på kald materie. 

– AtLAST vil være det beste teleskopet som noensinne er bygget med tanke på å kartlegge universets kalde strukturer i storskala, skriver førsteamanuensis i kosmologi, Claudia Cicone, ved Universitetet i Oslo. 

Hva kan erstatte dieselaggregatene?

Guillermo Valenzuela Venegas forsker på hvordan værforholdene påvirker fornybar energi. Hans rolle i prosjektet er blant annet å undersøke hvilke steder som er best egnet for solcellepaneler. 

– Selv om dette er et av de tørreste stedene i verden, så vil det også komme snø i løpet av året fordi det ligger så høyt oppe, forklarer Valenzuela Venegas. 

Ifølge ham er det viktig å finne ut hvor det er aller mest solstråling i løpet av et år. Atacama er et av de områdene i verden der solinnstrålingen er best. Da får også andre faktorer mye å si: 

– For eksempel må vi se på hvordan høyden påvirker effekten i solcellepanelet, om snødekke, tilgjengelighet med tanke på vedlikehold, og hva det vil koste å installere og drive et solcelleanlegg der oppe, forklarer Valenzuela Venegas.

Undersøkelser forskerne har gjort så langt viser at det er enkelte dager med dårlig vær. Det krever at de har en solid energi-buffer, men hvor stor må solcelleparken være for å tåle noen få dager med uvær?

 

Nattehimmelen i Atacamaørkenen Foto: Maria Luisa Lode

Planlegger å bruke ny teknologi

For å være så bærekraftige som mulig må også energi-lagringen være nøye planlagt. Da ser forskerne på en kombinasjon av batterier og hydrogenlagring. Det er bare ett problem. De teknologiske løsningene som skal til, er lite utprøvd.

– De batteriene og hydrogenlagringen koster ganske mye i dag, men vi tror at det kommer til å være den billigste teknologien i 2030, forklarer Viole. 

– Men hva hvis teknologien ikke blir billigere?

– I prosjektet vårt har vi bygget inn dette i modellen, sier Viole. Hvis vi tar med at krig eller andre ting kan øke prisene, eller at teknologien ikke blir bedre, så ser vi likevel at det blir billigere og bedre å gå over til fornybar energi. Da vil også prisene bli mindre variable fordi oljeprisene blir svært påvirket av ting som skjer i verden.

Hun forklarer videre at dersom verden ikke får like rimelig hydrogen- eller batteriteknologi som forskerne forutser, så vil de trenge en større solcellepark, men det vil fortsatt lønne seg fremfor å fortsette med dagens system. Violes jobb er å finne den best mulige løsningen med tanke på klima og pris. Det interessante er da at de fortsatt vil trenge dieselaggregatene. 

Planlegger for dieselaggregat i bakhånd

Hvis all strømmen skal komme fra solceller blir de nødt til å bygge veldig mye mer solceller og lagring enn om de har et dieselaggregat i bakhånd. Derfor tror Viole at den billigste løsningen vil være å bruke et dieselaggregat de periodene hvor været er dårlig. Det vil si at omtrent fem prosent av energibehovet i løpet av ett år vil dekkes med dieselaggregat. Ifølge Viole viser modellen at det ikke lønner seg å skalere opp solcelleparken og energilagringssystemer, som batterier og hydrogen, slik at den kan levere strøm de få dagene det er overskyet. Det er fordelen med å gjøre slike analyser, mener hun. Parken skal ikke være større enn nødvendig. De foreløpige resultatene ser ut til å vise at det er billigere og mer miljøvennlig ha et dieselaggregat enn å ha en veldig mye større solcellepark.

– Dette er optimering: Vi må se på hva som er den billigste og den beste løsningen, sier Viole. Og så må vi ta i betraktning hva som faktisk er gjennomførbart. 

Selv mener hun at det beste ville være å bygge en kollektiv strømkabel mellom nærmeste by og teleskopene i nærheten av AtLAST, men hun mener at det ikke er politisk vilje til å gjennomføre et slikt prosjekt nå. Dermed blir løsningen de står igjen en blanding av solceller, med batterier og hydrogen, og en liten andel diesel i bakhånd. Når teleskopet AtLAST står ferdig bygget vil det være blant de mest miljøvennlige og høyteknologiske i verden. 

Les forskningen her: 

Isabelle Viole, Guillermo Valenzuela-Venegas, Marianne Zeyringer og Sabrina Sartori, A renewable power system for an off-grid sustainable telescope fueled by solar power, batteries and green hydrogen
arXiv:2212.03823
, desember 2022

En krans av stjerneformasjon i NGC7469

Dette bildet er dominert av NGC 7469, en lysende spiralgalakse på omtrent 90 000 lysår i diameter som ligger omtrent 220 millioner lysår fra Jorden i stjernebildet Pegasus. Dens følgegalakse IC 5283 er delvis synlig i nedre venstre del av dette bildet.

Denne spiralgalaksen har nylig blitt studert som en del av Great Observatories All-sky LIRGs Survey ( GOALS ) Early Release Science-programmet med NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, som tar sikte på å studere fysikken til stjernedannelse, vekst av svarte hull , og tilbakemelding i fire nærliggende, sammenslående lysende infrarøde galakser. Andre galakser som er studert som en del av undersøkelsen inkluderer tidligere ESA/Webb-bilder av måneden II ZW 096 og IC 1623 .

NGC 7469 er hjemsted for en aktiv galaktisk kjerne (AGN), som er et ekstremt lyst sentralt område som domineres av lyset som sendes ut av støv og gass når det faller inn i galaksens sentrale sorte hull. Denne galaksen gir astronomer den unike muligheten til å studere forholdet mellom AGN-er og stjerneutbrudd fordi dette spesielle objektet er vert for en AGN som er omgitt av en stjerneutbruddsring i en avstand på bare 1500 lysår. Mens NGC 7469 er en av de best studerte AGN-ene på himmelen, har den kompakte naturen til dette systemet og tilstedeværelsen av mye støv gjort det vanskelig for forskere å oppnå både oppløsningen og følsomheten som trengs for å studere dette forholdet i infrarødt lys. . Nå, med Webb, kan astronomer utforske galaksens stjerneutbrudd, den sentrale AGN og gassen og støvet i mellom.

Ved å bruke Webbs MIRI , NIRCam og NIRspecinstrumenter for å få bilder og spektre av NGC 7469 i enestående detalj, har GOALS-teamet avdekket en rekke detaljer om objektet. Dette inkluderer veldig unge stjernedannende klynger som aldri er sett før, samt lommer med veldig varm, turbulent molekylær gass, og direkte bevis for ødeleggelsen av små støvkorn innen noen få hundre lysår fra kjernen – som beviser at AGN er påvirker det omkringliggende interstellare mediet. Videre ser det ut til at sterkt ionisert, diffus atomgass kommer ut av kjernen med omtrent 6,4 millioner kilometer i timen – en del av en galaktisk utstrømning som tidligere hadde blitt identifisert, men som nå avsløres i slående detaljer med Webb. Med analyse av de rike Webb-datasettene fortsatt i gang, vil ytterligere hemmeligheter til dette lokale AGN- og starburst-laboratoriet garantert bli avslørt.

Et fremtredende trekk ved dette bildet er den slående sekstakkede stjernen som er perfekt på linje med hjertet av NGC 7469. I motsetning til galaksen er dette ikke et ekte himmelobjekt, men en avbildningsartefakt kjent som en diffraksjonspiss, forårsaket av den lyse, uløst AGN. Diffraksjonsspiker er mønstre produsert som lysbøyninger rundt de skarpe kantene på et teleskop. Webbs primære speil er sammensatt av sekskantede segmenter som hver inneholder kanter for lys å diffraktere mot, og gir seks lyse pigger. Det er også to kortere, svakere pigger, som er skapt ved diffraksjon fra den vertikale støtten som hjelper til med å støtte Webbs sekundære speil.

Bildebeskrivelse: Dette bildet viser en spiralgalakse som er dominert av et lyst sentralt område. Galaksen har blå-lilla nyanser med oransje-røde områder fylt med stjerner. Også synlig er stor diffraksjonspiss, som vises som et stjernemønster over den sentrale delen av galaksen. Mange stjerner og galakser fyller bakgrunnsscenen.]

Lenker

Kreditt:

ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus, AS Evans

06.01.2023

Hvor er romsondene Voyager 1 og 2 nå?
2025 vil bli det siste året vi har kontakt med Voyager

Siden 1977 har romsondene reist milliarder av kilometer. Hvor er de nå, og hva har de funnet ut?

De eneste to menneskeskapte objektene som noen gang har forlatt solsystemet, er solide konstruksjoner.

Da romsondene Voyager 1 og 2 ble sendt av sted med et par ukers mellomrom i 1977, var det antagelig ikke mange som hadde gjettet på at de fortsatt ville fungere 44 år senere.

Men hvor er de to romsondene nå? Hvor er de på vei? Og hva har vi egentlig lært av dem?

Det spør Anne Sofie i en e-post.

For å svare på det har vi etablert kontakt med Michael Linden-Vørnle, som er astrofysiker ved DTU Space i Danmark.

 

Der solen ikke når ut
  • Romsondene har for flere år siden passert ut av solsystemet, forteller Linden-Vørnle. Voyager 1 krysset 25. august 2012 inn i det interstellare rommet som det første menneskeeskapte objektet noen gang.

Litt mer enn seks år senere passerte også Voyager 2 inn til «verdensrommet mellom stjernene». Det skjedde 5. november 2018. Da passerte den grensen for heliosfæren og dermed grensen for solsystemet.

Ifølge Nasas Jet Propulsion Laboratory befinner Voyager 1 seg mer enn 23 milliarder kilometer fra jorden og reiser fortsatt med en hastighet på mer enn 61.000 kilometer i timen. Tvillingen Voyager 2 er vel 19 milliarder kilometer unna og har en fart på vel 55.000 kilometer i timen i forhold til solen.

  • De er så langt unna at solen ikke har noen særlig innflytelse lenger, sier Linden-Vørnle.

Og hvordan vet vi hvilket miljø Voyager-sondene befinner seg i?

Jo, da Voyager 1 og 2 ble sendt av sted i 1977, hadde de med seg 10 instrumenter hver.

Fire av disse virker fortsatt på Voyager 1, mens fem er aktive på Voyager 2.

  • Vi får fortsatt data fra begge to. De instrumentene som fortsatt er i drift, hjelper forskerne med å undersøke kosmisk stråling, partikler med elektrisk ladninger med lav energi, magnetfelt og plasmabølger. Instrumentet som utfører andre studier av plasma, virker dessuten fortsatt på Voyager 2, forteller Linden-Vørnle og legger til at man for lengst har skrudd av kameraene.

Det skyldes at det ikke er noe der ute det er verdt å ta bilder av.

  • Det man gjør nå, er å «smake» på miljøet. Man kan si at sondene har blitt blinde, men fortsatt har deres føle- og smakssans intakt, forklarer Linden-Vørnle

Hvor langt kan de nå?

Alle romsonder som blir sendt langt av gårde, er utstyrt med en såkalt «Radioisotope Thermoelectric Generator» (RTG).

RTG-en er en elektrisk energikilde og batteri som inneholder et radioaktivt materiale som henfaller langsomt.

Det skaper varme som kan gjøres om til strøm.

– Nå har de vært på vei i omkring 44 år, så RTG-ene har holdt dem i gang lenge. Man estimerer at de kan holde romsondene aktive i omkring fem år til, men det kan bli mer eller mindre. Samtidig er det fare for at andre deler av romsondene sier stopp, sier Linden-Vørnle. Han forteller at man via Deep Space Network, som er en viktig del av romforskningen, fortsatt har kontakt med Voyager 1 og 2.

Deep Space Network utgjøres av tre store radioantenner som alle har det til felles at de er plassert i forholdsvis øde områder for å unngå for mye radiostøy. Sentrene ligger:

  • Ved Goldstone i Mojaveørkenen i California, ikke langt fra byen Barstow.
  • Vel 60 kilometer fra Madrid i Spania.
  • Nær hovedstaden Canberra i Australia.

Så sent som i fjor mistet man kontakten med Voyager 2 i åtte måneder da vedlikeholdsarbeid på satellittstasjonen i Australia gjorde at man måtte avbryte radiokontakten.

Men i november i fjor klarte teknikerne å få kontakt med romsonden igjen tross den ufattelig store avstanden.

Undersøkte ytre planeter

– Hvis man ser på det opprinnelige formålet, var det å undersøke de ytre planetene i solsystemet, sier Michael Linden-Vørnle.

I årene 1979–1989 var det en unik mulighet for å sende romsonder forbi planetene Saturn, Jupiter, Uranus og Neptun, ettersom planetene sto i en stilling der man kunne bruke tyngdekraften fra en planet til å sende romsonden videre til den neste og dermed spare på drivstoffet.

Denne muligheten oppstår bare med knapt 176 års mellomrom, og Nasa var ikke sene om å utnytte metoden.

Nasa endte med å sende Voyager 2 av sted før Voyager 1, og den ble den første sonden til å nå både Uranus og Neptun.

Voyager 1, som er raskere, nådde først fram til Jupiter og Saturn og fikk sett nærmere på blant annet Jupiters måne Io og Saturns store måne Titan.

  • Romsondene fikk tatt en masse bilder av planetene og månene og fikk samtidig foretatt masse målinger. Man fant blant annet ut at Jupiter har en ring. Generelt fikk man masse data fra romsondene, som har banet vei for en rekke sonder som kom senere. Det var som å ha en utsendt medarbeider, sier Linden-Vørnle.

Romsondene er såkalte «fly-by»-oppdrag, der man kommer helt tett på og får nærbilder av planetene. Det har gitt et unikt innblikk i hvordan himmellegemene ser ut.

  • Det er snakk om øyeblikksbilder, så man vet ikke hvordan planetene ser ut over tid, forklarer Linden-Vørnle.
  • Med en sonde som går i bane, som Galileo-sonden ved Jupiter eller Cassini-sonden ved Saturn, får man mer kunnskap om dynamiske prosesser.

 

Budskapet fra jorden

Begge Voyager-romsonder tar med et budskap fra jorden, skrevet på en 30 centimeter stor gullbelagt plate som er montert på siden av romsonden.

Budskapet er utarbeidet av en kommisjon under ledelse av den berømte astronomen og astrobiologen Carl Sagan (1934–1996). Siden sannsynligheten for at sondene noen gang blir funnet, er uendelig liten, kan budskapet på en måte oppfattes som en melding til oss selv.

Budskapet omfatter både bilder og lyder som ligger elektronisk lagret på platen. Det er en tegneseriebeskrivelse av hvordan platen skal spilles av. Det skjer for øvrig ved å bruke en vedlagt nål, og så spilles platen av med 16 2/3 omdreininger i minuttet. God, gammeldags, men solid teknologi – hvis mottakerne kan forstå tegneserien.

 

Fra klassisk musikk til hilsen fra presidenten

Det er i alt 122 bilder og 90 minutters musikk fra Bach og Mozart til folkesanger fra Peru. Det er hilsener på 55 ulike språk, og den daværende amerikanske presidenten, Jimmy Carter, har talt inn følgende hilsen:

 

«Dette Voyager-romskipet er bygget av Amerikas forente stater. Vi er et samfunn på 240 millioner innbyggere blant de mer enn 4 milliarder som bor på planeten jorden. Vi mennesker er fortsatt delt i nasjonalstater, men disse statene er nå raskt på vei til å bli en enkelt, global sivilisasjon.

Vi sender dette budskapet ut i universet. Det kan sannsynligvis overleve en milliard år til en framtid der sivilisasjonen vår er fundamentalt endret, og jordens overflate ikke kan gjenkjennes. Blant Melkeveiens 200 milliarder stjerner er det noen – kanskje mange – som har bebodde planeter. Hvis en slik sivilisasjon fanger opp Voyager og kan forstå budskapet dens, lyder det altså:

Dette er en hilsen fra en fjern liten verden, et utvalg av våre lyder, bilder og musikk, våre tanker og følelser. Vi forsøker å overleve i vår tid så vi kan leve i deres. Vi håper en gang, etter å ha løst de problemene vi står overfor, å slutte oss til en galaktisk sivilisasjon. Denne platen uttrykker vårt håp og gode hensikter i et enormt og fryktinngytende univers. Jimmy Carter

President for Amerikas forente stater

Det hvite hus, 16. juni 1977

 
Simon Taarnskov Aabech    
REDAKSJONSASSISTENT, VIDENSKAB.DK
  1. november 2021

 

Ny artikkel 3.12.22

Galactic Get-Together

Et sammenslående galaksepar svinger i dette bildet tatt av NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet. Dette galakseparet, kjent for astronomer som II ZW 96, er omtrent 500 millioner lysår fra Jorden og ligger i stjernebildet Delphinus, nær himmelekvator. I tillegg til den ville virvelen til de sammensmeltende galaksene, er et menasjeri av bakgrunnsgalakser spredt over hele bildet.

De to galaksene er i ferd med å slå seg sammen og har som et resultat en kaotisk, forstyrret form. De lyse kjernene til de to galaksene er forbundet med lyse ranker i stjernedannende områder, og spiralarmeneav den nedre galaksen har blitt vridd ut av form av gravitasjonsforstyrrelsen til galaksesammenslåingen. Det er disse stjernedannende områdene som gjorde II ZW 96 til et så fristende mål for Webb; galakseparet er spesielt lyst ved infrarøde bølgelengder takket være tilstedeværelsen av stjerneformasjonen.

Denne observasjonen er fra en samling Webb-målinger som fordyper seg i detaljene i galaktisk evolusjon, spesielt i nærliggende lysende infrarøde galakser som II ZW 96. Disse galaksene, som navnet antyder, er spesielt lyse ved infrarøde bølgelengder, med lysstyrker på mer enn 100 milliarder ganger Solens. Et internasjonalt team av astronomer foreslo en studie av komplekse galaktiske økosystemer – inkludert de sammenslående galaksene i II ZW 96 – for å sette Webb gjennom sine skritt like etter at teleskopet ble satt i drift. Deres valgte mål er allerede observert med bakkebaserte teleskoper og NASA/ESA Hubble Space Telescope , som vil gi astronomer innsikt i Webbs evne til å avdekke detaljene i komplekse galaktiske miljøer.

Webb fanget dette sammenslående galakseparet med et par av dets banebrytende instrumenter; NIRCam – det nær-infrarøde kameraet – og MIRI, det midt-infrarøde instrumentet . Hvis du er interessert i å utforske forskjellene mellom Hubble og Webbs observasjoner av II ZW 96, kan du gjøre det her .

MIRI ble bidratt av ESA og NASA, med instrumentet designet og bygget av et konsortium av nasjonalt finansierte europeiske institutter (The MIRI European Consortium) i samarbeid med JPL og University of Arizona. University of Arizona ga også NIRCam-instrumentet.

[Bildebeskrivelse: En galaksesammenslåing ligger i midten av dette bildet. Kjernene til galaksene, farget blå, er under midten. De er omgitt av røde stjernedannende områder som strekker seg opp gjennom og over sentrum. Svake gule diffraksjonspigger vises i midten. Den nedre galaksen har for det meste en vanlig spiralform, mens den øvre galaksen har blitt kraftig forvrengt. Bakgrunnen er svart og dekket med mange små galakser gjennom hele scenen.]

Lenker

Kreditt:

ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus, A. Evans

Ny artikkel 28.11.22

 Hvor mange stjerner blir født hvert år i Melkeveien?

 
ASYSK1122_02
Sh 2–106 er en av mange stjernedannende regioner i Melkeveien. Bare rundt 2 lysår på tvers er skyen relativt liten sammenlignet med andre stjernebarnehager.
NASA og ESA

Hvor mange stjerner dannes i gjennomsnitt hvert år i Melkeveien?

Doug Kaupa 
Council Bluffs, Iowa 

Det er mange måter å beregne stjernedannelseshastigheten til Melkeveien på, alt fra å telle unge stjerner direkte til å måle lysstyrken til gass og støv som indirekte varmes opp av stråling fra disse stjernene. Selv om hver av disse metodene innebærer noe usikre forutsetninger, konvergerer de alle oppmuntrende til lignende verdier på omtrent 1 til 2 solmasser av stjerner som dannes per år. Selvfølgelig går ikke all denne massen inn i en enkelt stjerne. De fleste stjernene som dannes er stjerner med lav masse med masse mindre enn solen vår – de vanligste stjernene i galaksen vår er røde dverger. Så i gjennomsnitt forventer vi at det dannes omtrent seks til syv nye stjerner i Melkeveien hvert år.

Selv om dette kan virke lite, har stjernedannelseshastigheten til Andromedagalaksen (M31) blitt estimert til å være enda mindre med omtrent 0,4 solmasse per år (eller bare én til to stjerner i gjennomsnitt). Når vi ser på andre spiralgalakser i det nærliggende universet, ser vi en rekke stjernedannelseshastigheter, men det ser ut til at hastighetene målt for Melkeveien og Andromeda er ganske typiske totalt sett.

Det som til syvende og sist styrer stjernedannelseshastigheten i en galakse er mengden drivstoff som er tilgjengelig. Nye stjerner dannes fra kald, tett molekylær gass; denne gassen er hovedsakelig laget av hydrogen, men inneholder også noen spormengder av tyngre grunnstoffer og betydelige mengder støv. Over tid har tilførselen av denne kalde molekylære gassen gradvis blitt oppbrukt etter hvert som stjerner fylte Melkeveien. Hvis vi kunne spole tilbake klokken til 10 milliarder år siden og se galaksen vår i sin ungdom, ville vi sett den danne stjerner i et mer kraftig tempo!

Annette Ferguson 
Professor i astrofysikk, University of Edinburgh, Skottland

Ny artikkel 27.11.22

Stephans kvintett (MIRI Imaging)

Webbs Mid-InfraRed Instrument ( 
MIRI)  viser aldri tidligere sett detaljer av Stephans Quintet, en visuell gruppering av fem galakser, i dette bildet. 
MIRI stakk seg gjennom områder som var omsluttet av støv for å avsløre enorme sjokkbølger og tidevannshaler, gass og stjerner fjernet fra de ytre områdene av galaksene ved interaksjoner. 
Den avduket også skjulte områder med stjernedannelse. 
Den nye informasjonen fra MIRI gir uvurderlig innsikt i hvordan galaktiske interaksjoner kan ha drevet galakseutviklingen i det tidlige universet. 
Dette bildet ble utgitt som en del av det første settet med bilder fra NASA/ESA/CSA James Webb-romteleskopet 12. juli 2022 (for et komplett utvalg av Webbs første bilder og spektre, inkludert nedlastbare filer, vennligst besøk 
denne siden ).
Dette bildet inneholder ett mer MIRI-filter enn det som ble brukt i NIRCam-MIRI- 
komposittbildet . 
Bildebehandlingsspesialistene ved Space Telescope Science Institute i Baltimore valgte å bruke alle tre MIRI-filtrene og fargene rødt, grønt og blått for å tydeligst skille galaksetrekkene fra hverandre og sjokkbølgene mellom galaksene.
På dette bildet betegner rødt støvete, stjernedannende områder, så vel som ekstremt fjerne, tidlige galakser og galakser innhyllet i tykt støv. 
Blåpunktkilder viser stjerner eller stjernehoper uten støv. 
Diffuse områder med blått indikerer støv som har en betydelig mengde store hydrokarbonmolekyler. 
For små bakgrunnsgalakser spredt over hele bildet, representerer de grønne og gule fargene fjernere, tidligere galakser som også er rike på disse hydrokarbonene.
Stephans kvintets øverste galakse – NGC 7319 – har et supermassivt svart hull 24 millioner ganger solens masse. 
Det samler aktivt materiale og sender ut lysenergi tilsvarende 40 milliarder soler. 
MIRI ser gjennom støvet som omgir dette sorte hullet for å avsløre den slående lyse aktive galaktiske kjernen.
Som en bonus avslørte den dype midt-infrarøde følsomheten til MIRI et hav av tidligere uløste bakgrunnsgalakser som minner om Hubbles dype felt.
Sammen er de fem galaksene til Stephans kvintett også kjent som Hickson Compact Group 92 (HCG 92). 
Selv om de kalles en «kvintett», er bare fire av galaksene virkelig tett sammen og fanget opp i en kosmisk dans. 
Den femte og venstre galaksen, kalt NGC 7320, er godt i forgrunnen sammenlignet med de fire andre. 
NGC 7320 ligger 40 millioner lysår fra Jorden, mens de fire andre galaksene (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B og NGC 7319) er omtrent 290 millioner lysår unna. 
Dette er fortsatt ganske nært i kosmiske termer, sammenlignet med fjernere galakser milliarder av lysår unna. 
Å studere disse relativt nærliggende galaksene hjelper forskerne bedre å forstå strukturer sett i et mye fjernere univers.
Denne nærheten gir astronomer et sete ved siden av å være vitne til sammenslåingen av og interaksjoner mellom galakser som er så avgjørende for hele galakseutviklingen. 
Sjelden ser forskere i så mange utsøkte detaljer hvordan samvirkende galakser utløser stjernedannelse i hverandre, og hvordan gassen i disse galaksene blir forstyrret. 
Stephans kvintett er et fantastisk «laboratorium» for å studere disse prosessene som er grunnleggende for alle galakser.
Trange grupper som dette kan ha vært mer vanlig i det tidlige universet da deres overopphetede, innfallende materiale kan ha ført til svært energiske sorte hull kalt kvasarer. 
Selv i dag har den øverste galaksen i gruppen – NGC 7319 – en aktiv galaktisk kjerne, et supermassivt svart hull som aktivt trekker inn materiale.
MIRI ble bidratt av ESA og NASA, med instrumentet designet og bygget av et konsortium av nasjonalt finansierte europeiske institutter (The MIRI European Consortium) i samarbeid med JPL og University of Arizona.

Kreditt:NASA, ESA, CSA og STScI

Ny artikkel 26.11.22

Den interstellare pannekaken ved navn ‘Oumuamua kan ha vært en brikke av et Pluto-lignende objekt i et annet stjernesystem.

 

 

Mennesker har observert to interstellare objekter til dags dato, og har slitt med å forstå deres opprinnelse og natur. På Exoplanets in Our Backyard 2-verkstedet holdt i Albuquerque, New Mexico, presenterte Steve Desch (Arizona State University) et plausibelt scenario som står for alle aspekter ved det første kjente interstellare objektet, 1I/`Oumuamua.

`Oumuamua lyskurve 
Dette plottet viser `Oumuamua lysere og falme med en faktor på 10 gjennom tre dager i oktober 2017. De fargede prikkene representerer målinger gjennom forskjellige filtre, som dekker den synlige og nær-infrarøde delen av spekteret. De sterke svingningene i lysstyrke indikerte en ikke-sfærisk form og en tumbling-stil rotasjon.
ESO / K. Meech et al.

For å oppsummere, «Oumuamua ble først oppdaget av Pan-STARRS-teleskopet i Hawaii 19. oktober 2017, allerede forbi perihelium og på vei tilbake ut av solsystemet. Dens sterke lysstyrkevariasjoner antydet en ikke-sfærisk form. Den bremset også mer enn forventet – 10 ganger mer enn den ville gjort hvis den var en typisk komet – da den forlot solsystemet, et fenomen som kalles ikke-gravitasjonsakselerasjon . Det var heller ingen synlig koma, heller ikke en hale av verken støv eller gass.

`Oumuamua er lenge utenfor rekkevidden for teleskoper nå, men studier fortsetter. I 2019 utførte Sergey Mashchenko en nøye analyse av lyskurven og fant ut at den best passende formen for Oumuamua ikke er en sigar, slik den ofte er avbildet, men en pannekake som er omtrent 6 ganger bredere enn den er tykk (den måler 113 ganger 111 ganger). med 19 meter).

Portrett av 'Oumuamua (1I/2017 U1) 
Noen skildringer av ʻOumuamua viste det som en sigarformet gjenstand.
ESO / M. Kornmesser
Oumuamua-maleri av Hartmann 
Andre studier av ‘Oumuamuas lyskurve viste at formen har et forhold på 6:6:1, mer som en pannekake enn en sigar.
© William K. Hartmann

En slik ekstremt flatet form er nesten uhørt i solsystemet. Hva kan forklare `Oumuamuas merkelige form, ekstra-kometariske akselerasjon, mangel på synlig kometaktivitet og ekstrasolar opprinnelse?

Alle observerte kometer har svært lav albedo, og reflekterer bare noen få prosent av lyset som treffer dem. Men hva om, Desch og teammedlem Alan Jackson (også Arizona State) antok, ‘Oumuamua var laget av noe lysere, en slags is?

Desch og Jackson undersøkte sublimasjonsoppførselen til forskjellige iser som er vanlige i det ytre solsystemet, som karbondioksid, ammoniakk, oksygen, nitrogen, karbonmonoksid, neon og metan. De fant ut at hvis ‘Oumuamua var laget av nitrogenis, ville den ha riktig albedo og riktig masse til å produsere den nøyaktige mengden ikke-gravitasjonsakselerasjon observert av astronomer når den trakk seg tilbake fra solen. Og hvis det var nesten ren nitrogen-is, ville den vist denne kometadferden uten noen av kometens kjennetegn, verken reflektert sollys fra støv eller lyse opp med utslipp fra vann eller andre gasser.

Hypotetisering av ren nitrogenis for Oumuamuas komposisjon løser også noen andre gåter. Kroppen passerte innenfor 0,2 astronomiske enheter (au) fra solen (20 % av avstanden fra solen til jorden), og likevel overlevde den for å forlate solsystemet. Men bare så vidt, ifølge Desch og Jacksons modell. En nitrogenis `Oumuamua ville ha mistet 95 % av massen sin da den forlot det indre solsystemet; evaporativ kjøling ville ha isolert den gjenværende biten gjennom harvegangen.

Så mye massetap forklarer også den ekstreme formen . Hvis du legger til 20 ganger den nåværende massen i konsentriske lag rundt den nåværende pannekaken, og reverserer dens fordampning av solen, ville den opprinnelige kroppen hatt et mye mer normalt 2:1 sideforhold.

Hvor skulle en så stor klump nitrogenis ha kommet fra? Innenfor solsystemet vårt er det noen få verdener i Kuiper-beltet, som Pluto og 225088 Gonggong, som kan ha mistet biter av støvfri, nesten ren nitrogenisskorpe på grunn av støt. I en artikkel fra 2021 fant Desch og Jackson ut at under dannelsen av solsystemet ville rundt 100 billioner isfragmenter blitt kastet ut fra solsystemet vårt, to tredjedeler av dem nitrogenis. For perspektiv, det er flere isfragmenter som kastes ut fra solsystemet vårt enn det er kometer i Oort-skyen!

Men selv om 100 billioner er et stort tall, er det statistisk sett ikke nok til å lage nok brikker til at en av dem sannsynligvis noen gang har kommet gjennom solsystemet vårt når vi var i stand til å se.

Planetdannende skive 
En planetdannende skive omgir en M – stjerne i denne kunstnerens illustrasjon.
NASA / JPL-Caltech

Her kommer vi til det nye (og foreløpig upubliserte) verket. Solen vår er ikke den vanligste typen stjerne; kjøligere stjerner av M -typen er mye mer vanlig. M -stjerner er mer gunstige miljøer for å skape verdener dekket av nitrogenis. I vårt solsystem må du være nesten ved Neptuns bane, ved 15 au, for at nitrogenisen skal være stabil på overflaten. Imidlertid kan stjerner i den nedre enden av masseområdet (teknisk klassifisert som M 8) være vertskap for verdener med nitrogenis på bare 1 au.

Tatt i betraktning den enorme populasjonen av M – stjerner og deres mer gunstige miljøer for nitrogenis, fant Desch og Jackson at M – stjerner vil ha kastet ut 40 ganger flere nitrogenisfragmenter enn stjerner som vår sol.

Den kontrasten er nok til at Oumuamuas utseende i bakgården vår er en sannsynlig ulykke. Banen, som ligger i det galaktiske planet og har relativt lav hastighet for en interstellar interloper, indikerer at den ikke har streifet rundt i galaksen på egenhånd på veldig lenge; den forlot sannsynligvis sitt modersolsystem for opptil noen hundre millioner år siden.

Desch og Jackson påpeker at hvis objektet var rundt 500 millioner år gammelt, ville det sannsynligvis ha kommet fra en ung stjerne i Perseus-armen til Melkeveien. I så fall var våre observasjoner av `Oumuamua av et fragment av overflaten til en ung eksoplanet – og vi vil sannsynligvis bli besøkt av flere slike interplanetariske reisende i fremtiden

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/was-interstellar-object-oumuamua-a-chunk-of-exo-pluto/