Monthly Archives: June 2015

Första beviset för att mörk materia kan agera genom annat än gravitation!

OK. Jag vet, detta område kan bli lite klurigt. Men… Idag känner vi till att Universum består av 68% mörk energi, 27% mörk materia och allt vi vet om universum är egentligen bara 5% av dess hela innehåll. Därför måste jag dessvärre ut i det blå, eller snarare svarta, för en stund…

För första gången har forskare kunnat utröna att mörk materia gör något annat med sin omgivning än att påverka den genom gravitation. En känd galaxhop med det mycket romantiska namnet Abell 3827 har observerats under en längre tid. Denna grupp är likt många andra grupper en aktiv grupp där galaxer kolliderar med varandra.

Galaxkollisioner låter kanske dramatiskt. Det är det också om man lever mycket mycket länge, men skulle vår galax kollidera idag skulle du som människa inte märka något alls utan tillgång till mycket avancerad utrustning. Men som sagt, på den större skalan är det drama på hög nivå.

Hubble image of the galaxy cluster Abell 3827
Galaxgruppen Abell 3827. Observera det ljusblåa
töcken som ligger som en utplattad mask runt
de fyra centrala galaxerna. Det är det avböjda
ljuset från bakomliggande galaxer. Klicka på
bilden för bättre upplösning. Foto: ESO.

Den hop som dragit till sig mest uppmärksamhet det sista är just Abell 3827. Den råkar nämligen befinna sig rakt framför en annan grupp galaxer på ett mycket längre avstånd. Ljuset från de bakomliggande galaxerna böjs av genom gravitationen från Abell 3827. Avböjningen av ljuset kan vi använda som en väldigt noggrann våg.

Tidigare har forskarna kunnat se var den synliga och mörka materien i hela hopen befinner sig. Nu har de med hjälp av ESOs VLT (Very Large Telescope) i Chile och Hubble-teleskopet (i omloppsbana) kunnat sammanställa en bild så noggrann att de kan studera materien på detaljnivå. Vad de nu sett är att massan runt en specifik galax (under kollision) är förskjuten, så att den mörka materien ligger 5000 ljusår förskjuten. (5 000 ljusår motsvarar 50 000 miljoner miljoner km). Det må låta mycket men kan jämföras med vår galax vintergatan som har en diameter på runt 130 000 ljusår.

Så, vad är det som händer? Det verkar nu som om galaxens mörka materia (som normalt omsluter galaxen helt) förskjutits lite lite medan galaxen kolliderat med en granngalax. Hade den mörka materian bara reagerat genom gravitation så skulle den följt galaxen i stort. Men nu tycks det vara någon annan kraft inblandad.

Låt mig förklara genom ett tankeexperiment. Tänk dig att två galaxer som bara består av stjärnor kolliderar. De kommer förstås dras ut och förvridas i och med tidvatteneffekterna. Men eftersom stjärnorna är så avlägsna så kommer de bara att fara förbi varandra* och galaxerna glida rakt igenom varandra. Den enda påverkan som sker är genom gravitationen.

Tänk nu i stället att vi fyller galaxen med gas. När två gasmoln möter varandra så kommer det att ske massor med kollisioner, partikel för partikel. Gasen kommer alltså kollidera men inte stjärnorna. Samma tycks alltså på något sätt vara fallet med den mörka materien i denna galax.

Exakt vad som sker i galaxen är fortfarande för tidigt att säga, men vi tror oss nu veta att mörk materia kan störa annan mörk materia på ett liknande sätt som gasen och inte bara genom gravitationen. Vi kan alltså nu utesluta att mörk materia består av t.ex. glest sutspridda osynliga svarta hål, etc.

*Vill du få en uppfattning om avstånden mellan stjärnorna så kan du knyta din hand. Om du sitter i Stockholm och din knutna hand motsvarar en stjärna som Solen, då kommer nästa knutna hand att hamna någon stans i närheten av Kiruna. Därför är sannolikheten att två stjärnor smäller, vid en galaxkrock, i stort sätt lika med noll.

Kan livets byggstenar bildas när stjärnor föds?

På jorden har vi talat om den kemiska ursoppan och de ämnen som en gång startade livet på Jorden. Vi har upptäckt aminosyror och nukleinsyror i kometer och asteroider. Men frågan är nu, finns de över allt där stjärnor bildas?

Vi vet att livet på Jorden började väldigt tidigt. De absolut äldsta stenformationerna på Jorden uppvisar tecken på bl.a. fotosyntes från primitiva växter eller kolavlagringar med en sammansättning vi tror kommer av livet självt. Mycket indikerar också att den för Jorden så speciella plattektoniken som ger upphov till jordbävningar och vulkanutbrott och håller kolet i omlopp så att livet kan fortskrida verkar understödas av just av livet. Frågan är då, vad var det som gjorde att det uppstod.

Sedan Miller-Urey-experimentet 1952 har man vetat att byggstenarna skulle kunna bildas i den miljö man tror Jorden härbergerade under solsystemets tidiga historia. Därmed inte sagt att det är säkert att det var just så det gick till. Är Jorden t.ex. ensam om detta?

Vi har sedan 50-talet funnit ganska komplexa organiska föreningar i vårt eget solsystem. Föreningar som indikerar att byggstenarna till dagens jordiska livsformer har funnits redan under solsystemets första 100 – 200 miljoner år. Och, man har funnit dem i meteoriter och i kometer. Alltså har de funnits till hands för alla planeter och månar i solsystemet. Så, nu undrar vi; är detta något speciellt för just vårt solsystem?

ALMA_i_Chile_ann13016a
ALMA-teleskopen i Chile. ALMA står för:
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.
Bild: ESO.

I april har forskare inom ESO (European Southern Observatory) funnit kemiska föreningar runt en stjärna under bildande. Med ALMA-teleskopen i Chile har man för första gången funnit organiska föreningar I en så kallad protoplanetarisk skiva runt en väldigt ung stjärna. Upptäckten med ALMA-teleskopen (se bild ovan) visar att bildandet av dessa föreningar i solsystemet inte är en isolerad händelse utan har hänt på minst ett ställe till i galaxen. Artikeln publicerades den 9 april i tidskriften Nature och berättar bl.a. följande:

Den protoplanetära insamlingsskiva man studerat kring stjärnan MWC480 innehåller stora mängder metylcyanid. Tillräckligt mycket faktiskt för att kunna fylla alla Jordens hav. Metylcyanid som förening är en ganska otrevlig historia, men den tros vara en av de nödvändiga ingredienserna för att spontant bilda aminosyror. Det vanligaste sättet att bilda aminosyror idag på Jorden är via livsformer som själva bygger dem. Men hur de första bildades har länge varit en gåta. Idag vet vi att de spontant kan bildas genom flera typer av reaktioner.

En av de metoder som vi misstänker ligger bakom de “astronomiska” aminosyrorna är att de bildas på skyddade platser i gasmoln i rymden. Exempelvis på svala platser i en nebulosa där det sker stjärnbildning. På små dammpartiklar och iskorn långt ifrån den nyblivna stjärnan kan tillräckligt svala molekyler fastna och i lugnan ro träffa på andra molekyler som också tillfälligt sitter fast på samma korn. Dammkornen fungerar alltså som katalysatorer för reaktionen, samtidigt som dammkornen också skyddar mot intensiv ultraviolett strålning som annars skulle slå sönder föreningarna. Vad som är ännu mer intressant är att dessa föreningar verkar vanligare i det blivande solsystem som studerats än i ett genomsnittligt gasmoln, vilket tyder på att denna typ av reaktioner inte bara sker utan stortrivs i just den här typen av miljö. Det i sig indikerar ju att livets byggstenar bildas samtidigt med nya solsystem.

De här föreningarna bildas alltså långt ut från stjärnan i samma regioner där vi i solsystemet har de flesta av våra kometer. Idag tror vi också att en hel del av det vatten vi har på Jorden och Mars och som också fanns på Venus kommer just ifrån kometer. Kanske har dessa kometer som binder upp och skyddar föreningarna också bidragit med en del av de mer avancerade ingredienserna som behövs för det första livet på bl.a. Jorden.


Cyanidföreningarna är viktiga eftersom de innehåller bindningar mellan kol och kväve. Dessa bindningar är inte helt enkla att tillverka och den tröskeln behöver vi komma över för att sedan kunna bygga mer avancerad kemi och slutligen liv i ett ungt solsystem.

Stjärnan MWC480 ligger c:a 455 ljusår bort i en stjärnbildande region i riktning Oxen. Den är dubbelt så stor som vår sol och undergår sannolikt de tidigaste stadierna av planetbildningsprocessen.

Källa: ESO. Läs originalrapporten här!

Planet kring en annan stjärna observerad för första gången

Genom HARPS-instrumentet har astronomer för första gången kunnat urskilja spektroskopiskt, reflekterat ljus från en planet kring en annan stjärna. Det ger helt andra möjligheter, särskilt när man har nya instrument som ESPRESSO och E-ELT i åtanke.

HARPS_Spectrograph_and_the_3.6m_Telescope
HARPS-spektrografen vid 3,6 m-
teleskopet på La Silla. Foton: ESO.

Planeten man nu observerat heter 51 Pegasi b, det är alltså den första planeten man observerat runt stjärnan 51 Pagesi. Planeten och stjärnan ligger 50 ljusår från Solsystemet i stjärnbilden Pegasus. Den upptäcktes 1995 och kommer alltid bli ihågkommen som den första planeten man upptäckt kring en vanlig, sol-lik stjärna. Den är känd för att vara en s.k. het-Jupiter. Den är alltså i samma storleksordning som vår planet Jupiter, men ligger närmare sin stjärna och är således betydligt varmare.

Observationerna utfördes av en doktorand vid namn Jorge Martins, som för närvarande jobbar för ESO (European Southern Observatory) i Chile. Han har använt HARPS-instrumentet (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher, ovan) som sitter på ESOs 3,6 meters teleskop på La Silla i Chile.

Det vanligaste man gör idag för att studera planetatmosfärer är att se en bråkdel av stjärnans ljus passera genom planetatmosfären när planeten ligger framför stjärnan. Genom det “fingeravtryck” planeten gör på stjärnans ljus kan man dra vissa slutsatser om planetens atmosfär. Det är väldigt svårt och ger oerhört lite information.

Vad Jorge Martins i stället gjorde var att observera planetens reflekterade ljus. Detta är svårare, men ger mer information om planeten. Bl.a. kan man observera dess albedo, d.v.s. hur mycket ljus den reflekterar. Framför allt är det nu bevisat att det går att göra vilket gör vidare arbete med nya tekniker mycket mer intressant.

Eelt_night5krerender_potw
E-ELT, European Extremely Large Telescope,
vars grund just nu byggs i Chile för att till slut
husera ett teleskop med 40 meters diameter.
Bild: ESO.

Vad han kom fram till är att planeten har en massa som är hälften av Jupiters trots att den har samma storlek. Dessutom vet vi nu att dess bana lutar 9 grader jämfört med vår observationsvinkel. Det i sig skulle göra att vi aldrig kommer se planeten framför stjärnans yta och vi skulle aldrig kunna använda den andra observationsmetoden (ovan).

Nu väntar vi på nästa generation av instrument som bl.a. E-ELT (European – Extremely Large Telescope, ovan) och ESPRESSO-spektrografen (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) som kommer att sitta på VLT (Very Large Telescope) också i Chile.

Plutos månar skummare än förväntat

Pluto är den innersta av de transneptunianska objekten eller Plutoiderna som man ibland kallar dem. Men det är inte en helt vanlig dvärgplanet så som man förväntar sig. I själva verket har vi ett system av fyra månar (Nix, Hydra, Kerbero och Styx som roterar kring en dubbelplanet (Pluto och Caron).

Fenomenet ger upphov till en kaotisk bild av systemet. Ett exempel är månen Nix, nedan vars rotation är relativt lik den av en amerikansk fotboll.


Animation av Nixs rörelsemönster, från en numerisk simulering. Källa: Hubble, ESA.

Showalter och Hamilton, på Universitetet i Maryland USA, som upptäckte de fyra månarna med data från Hubble-teleskopet har också följt månarna under en längre tid. Bilderna de fått har uppvisat ett system i milt kaos. Beräkningar och observationer har gett upphov till den datorsimulering vi ser ovan.

I början hade de ingen aning om hur stora Nix och Hydra var eftersom de inte hade ett säkert sätt att se hur mycket ljus de reflekterar. (En måne som är mörk kommer behöva vara större för att ge samma mängd ljus som en måne som reflekterar mer ljus.) Idag vet vi med ganska stor säkerhet hur ljusa de båda månarna är. C:a 40% av ljuset reflekteras. Således vet vi att Nix är c:a 45 km stor och Hydra: 40 km stor. Uppskattningen på  Kerberos och Styx är c:a 25 och 7 km  men eftersom de är så mycket mindre är osäkerheten större.

Pluto_moon_P5_discovery_with_moons'_orbits
Pluto med satelliterna. Foto: NASA,
Hubble-teleskopet.

Siffrorna gäller under förutsättning att månarna är klotformiga, men mycket talar för att de är utdragna och då blir beräkningarna betydligt besvärligare. Dessutom anar forskarna idag att månarna är ljusa som smutsiga snöbollar med undantag för Kerberos som verkar vara mer lik kolbriketter med en reflektivitet av bara 4%. Vad säger då detta om systemet? Tja… den som väntar får se, heter det ju, och jag kommer återkomma med mer nyheter medan New Horizon-sonden närmar sig Pluto!