Chandra røntgen rumteleskopet har lavet en næsten 3 måneder lang (11½uger) eksponering af en lille del af himlen; Et billede som er blevet døbt 'Chandra Deep Field-South' Det kan både lyde og se kedeligt ud, men det epokegørende ved billedet er, at hver lille prik er et meget fjernt supermassivt sort hul, engang i det tidlige univers. Deep Field-South har dermed allerede gjort én ting klart: De supermassive sorte huller voksede sig ikke store, men blev født med masser på 10-100.000 solmasser - det er en meget vigtig viden om galaksernes udvikling!
En ekstrapolering viser også at der er ½ mia. af sådanne supermassive sorte huller, fordelt over hele himlen.

Deepest X-ray Image Ever Reveals Black Hole Treasure Trove på Chandra's hjemmeside
ESAs Planck rumteleskops målinger af baggrundsstrålingen
ESAs Planck rumteleskops målinger af baggrundsstrålingen
Da ESAs Planck rumteleskop kortlage den baggrundsstråpling som menes at være rester fra tiden lige efter Big Bang, fandt man variationer i baggrundsstrålingen, såvel som i forskellige fysiske parametre, såsom Hubble konstanten.

Det mener forskere kan skyldes ændringer i massen i universet - enten den baryonske masse eller det mørke stof
Man ved ikke så meget om mørkt stof, men hvis det er sammensat af subatomare partikler som almindeligt stof, kan- eller vil nogle dele være ustabile og henfalde med tiden. Det har Russiske forskere nu vist passer med Planck dataene, og at det drejer sig om 2-5% af det mørke stof der er henfaldet siden "ekkoet" fra Big Bang i baggrundsstrålingen blev skabt.
Den reviewede artikel er bragt i Physical Review D

Kilde: Russian physicists measure the loss of dark matter since the birth of the Universe fra MIPT
For første gang i historien er det lykkedes at gennemlyse antibrint og på den måde udføre spektroskopiske målinger på antistof. Det vigtige resultat har i mange år været en ambition for antistof-fysikere, og nu er det lykkedes for en forskergruppe med dansk ledelse at opnå det. Dermed er der taget af stort skridt mod at afdække, om antistof opfører sig på andre måder end almindeligt stof

Af Rasmus Ørbæk

Vi lever i et univers, der ikke burde eksistere. Problemet stammer tilbage fra universets oprindelse ved Big Bang. Hvis det stof, der findes i universet, er dannet fra energien ved Big Bang, skulle der være dannet lige så stor en mængde antistof som stof. Men hvor er antistoffet så blevet af? Se The matter-antimatter assymetry fra CERN

Antiatomer var indtil for få år siden den slags stof, som teorier og science fiction blev lavet af. For så vidt man kan måle og observere i laboratoriet, består universet kun af almindeligt stof. Det er et af de store mysterier i fysikkens verden, at universet ikke burde se ud, som det gør, og det er ekstremt kompliceret at udføre målinger på antistof, da det annihilerer ved den mindste berøring af vores verden.

Men nu er det lykkedes et forskerhold at udføre et spektroskopi på anti-brint, og på den måde taget et afgørende skridt til at forstå antistof. Fundet er offentliggjort d. 19/12/16 i Nature

”Vi har udført den første laser-spektroskopiske måling på at antistof-atom nogensinde. Det er et resultat, der længe har været det mest eftersøgte indenfor denne gren af antistoffysikken. Det markerer et paradigmeskift indenfor forskningen, hvor vi nu ved, at det er muligt. Det betyder, at fokus nu kan skifte til at arbejde konkret med at udvikle metoder til nøjagtige målinger af antistof. Det er en milepæl, der er den foreløbige kulmination af 20 års ihærdigt arbejde indenfor feltet,” siger professor Jeffrey Hangst, Aarhus Universitet, der leder ALPHA gruppen ved det fælleseuropæiske center for kerneforskning, kendt som CERN, hvor arbejdet er udført.

Atomer kan tilføres energi ved at sende f.eks. laserlys mod dem. Når atomerne så falder tilbage til deres normale energiniveau, udsender de et lys med frekvenser, der kan opfanges og måles og give information om atomets struktur – med det man kalder spektroskopi. Udfordringen har været, at antistof og stof kan ikke eksistere på samme sted. Overhovedet. Hvis stof og antistof mødes vil de tilintetgøre hinanden øjeblikkeligt. Derfor har det været en særdeles stor udfordring at skabe et forsøg, hvor det er muligt at fastholde antibrinten længe nok til at undersøge dens egenskaber.

Alpha-2 Gruppen
Alpha-2 Gruppen

Det er det, Jeffrey Hangst og gruppen nu er lykkedes med. Efter mange års intenst arbejde har de udviklet en metode, der ikke blot fastholder anti-stoffet, men også gør det muligt at bestråle det med laserlys, og dermed tilføre det energi, så det kan gennemgå transitionen fra 1S til 2S (fra grundtilstand til energiladet). På den basis er det nu muligt at forklare, at antiatomets opførsel er sammenlignelig med et brintatoms. Det er første gang, man har haft den indikation på, om der er en sammenlignelighed mellem de to typer stof.

Godt svar – men hvad er spørgsmålet?
For at have en idé om, hvad det er for et spørgsmål den internationale forskergruppe, nu vil søge at besvare, så lad os tage en tur 13,7 milliarder år tilbage i tiden – tilbage til Big Bang.

I disse ekstreme øjeblikke blev fysikkens love grundlagt. Den første der blev skabt ifølge teorierne, var tyngdekraften. Det var den, der tvang Big Bangs rene energi til at omdannes til de allerførste partikler.

Men det er her, at universet driller fysikerne; for når man omdanner energi til stof, vil der ifølge kvantemekanikkens love ske en pardannelse med et partikel og et ’modsvarende’ antipartikel. Med almindelig hovedregning skulle det altså betyde, at universet umiddelbart ville bestå af lige dele stof og antistof, og at disse to dele så bare ville tilintetgøre hinanden; hvilket igen ville betyde, at der ikke var noget univers tilbage. Men der må have været en lille overvægt, eller asymmetri, at ‘stof’, som så har overlevet denne store begivenhed.

Den såkaldte Standardmodel er den bedste nuværende teori, der beskriver fundamentale partikler og deres vekselvirkninger. Men den kan imidlertid ikke forklare denne asymmetri, og man har hidtil ikke fundet eksperimentelt bevis for den.

Fysikerne kan derfor ikke forklare, hvorfor universet består af stof i stedet for antistof, og faktisk heller ikke forklare, hvorfor universets stof og antistof ikke bare tilintetgjorde hinanden helt og aldeles, og efterlod et univers udelukkende af energi uden nogen form for stof. Eksisterer der virkelig en hidtil ukendt asymmetri mellem stof og antistof? Man har været i stand til at bevise delelementers eksistens teoretisk siden 1920erne, men forskerne blev først i stand til at fremstille og fastholde antistof i form af lavenergi antibrint i 2002 i et forsøg på CERN, der blev koordineret af Hangst i forskningsgruppen ATHENA.

Det lykkedes i 2011 at konstruere en anti-proton fælde, der gjorde det muligt for dem at fange og måle på antiprotoner og –brint. Det var blandt på den måde, det lykkedes for Jeffrey Hangst og ALPHA-gruppen at fastholde antibrint i spektakulære 16 minutter ved at fange det i en fælde, der ved hjælp af magneter, ekstremt vakuum og ultra-kulde kunne holde det adskilt fra nogen form for stof. Ikke blot det – det lykkedes også at udføre den første måling nogensinde, fordi antistoffet nåede ned på sin naturlige grundtilstand i det tidsrum. Det vil sige, at verden for første gang kunne iagttage et antibrintatom i sin ’naturlige’ form.

“Målet for gruppen og for antistof-programmet på CERN har siden været at undersøge om stof og antistof følger de samme fysiske love. Alle kendte love indenfor fysikken siger, at de to skal opføre sig ens. For at kunne undersøge det, skal vi belyse antibrinten i dets grundtilstand med elektromagnetisk stråling i form af laserlys. Det gør det muligt at se om antibrint absorberer energi på samme måde som brint,” forklarer Jeffrey Hangst.

Brint-atomet er det bedst beskrevne atom, og derfor er det helt perfekt til at tage udgangspunkt i, når man vil undersøge antistof. Jeffrey Hangst bruger sammenligningen, at mens man kan bruge et målebånd til at måle et bord med en millimeters nøjagtighed – hvilket svarer til en usikkerhed på 1:1000, så er et brintatoms energiniveauer beskrevet med en usikkerhed på 1:1.000.000.000.000.000 (for de, der tæller kan oplyses, at der er 15 nuller). Man har altså meget stor nøjagtighed på forståelsen af atomet.

”Målet er at opnå den samme15-cifrede præcision, som er opnået for brint. Netop denne helt afgørende måling er hovedgrunden til, at CERN byggede antiproton-deceleratoren tilbage i slutningen af halvfemserne. Med vores eksperiment her ved ALPHA, håber vi at være de første til at gennemføre denne udførlige sammenligning mellem brint og antibrint. Og med det nye fund her, har vi taget et afgørende skridt mod det, der mangler i forståelsen,” forklarer Jeffrey Hangst.

Kilde: Velkommen til anti-verdenen! fra Århus Universitet
SE OGSÅ Alpha-gruppens hjemmeside
Galaksehob
Galaksehob

Hvor mange galakser er der i universet?

Det er lidt svært at svare på når vi ikke kan se hele universet og ikek ved hvor mange små svage eller fjerne galakser der er. Hidtil har man estimeret 100 milliarder i det synlige univers, baseret på Hubble Deep Field kortlægningen af et lille område af himlen. Men nye analyser af de samme billeder, kombineret med bla. nyere infrarøde billeder og analyseret med 3D analyseværktøjer, viser at det rigtige tal nok snarere er 10x højere: Dvs. ca 1.000 milliard galakser! (selvom nogle også siger 2.000 mia - der er en "lille" usikkerhed dér)

Se 'Observable Universe contains ten times more galaxies than previously thought' fra ESA/Hubble
Universets "Guldalder", for omkring 10 milliarder år siden blev de fleste galakser og stjerner dannet. Observationer med ALMA i Chile viser, at jo tungere disse unge galakser var, des voldsommere var stjernedannelsen også og at mængderne af gas til stjernedannelsen ændrer sig med tiden.

En stor international gruppe astronomer har nærstuderet det samme område, som Hubble Rumteleskopet observerede i 2004. I det område - Hubble Ultra Deep Field - findes nogle af de fjerneste himmelobjekter, som vi kender til. Med ALMA er det nu lykkedes også at observere nogle af dem i millimeter-bølgelængdeområdet.


De nye ALMA resultater bliver offentliggjort i en serie artikler i Astrophysical Journal og i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Desuden bliver nogle resultater også præsenteret i denne uge ved konferencen "Half a Decade of ALMA" i Palm Springs, California.

De nye ALMA resultater bliver offentliggjort i en serie artikler i Astrophysical Journal og i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Desuden bliver nogle resultater også præsenteret i denne uge ved konferencen "Half a Decade of ALMA" i Palm Springs, California.

I 2004 blev HUDF billederne offentliggjort. Det er de dybeste optagelser, som indtil nu er foretaget ud i Universets fjerneste egne, og det er gjort med NASA/ESA Hubble Space Telescope. På billederne ser man et helt menageri af galakser, helt tilbage til mindre end en milliard år efter Big Bang. Det samme område er observeret flere gange med Hubble Rumteleskopet og med andre teleskoper, så det er det bedst undersøgte område af det fjerne Univers indtil nu.

Nu har astronomerne så også brugt ALMA til at kigge ud i dette tilsyneladende ret uinteressante, men grundigt studerede vindue i Universet. Med ALMA observerede de i millimeterområdet så dybt og så skarpt, som det ikke er sket før. Det, man ser, er den svage glød fra gasskyer, og også energiudsendelsen fra varmt støv i det tidlige Univers.

I alt har ALMA observeret HUDF i omkring 50 timer. Indtil nu er det også den længste tid, der er brugt med ALMA på at observere et enkelt område på himlen.



Et af forskerholdene, som ledes af Jim Dunlop (University of Edinburgh, UK), har brugt ALMA til at sammensætte det første overbliksbillede af et område så stort som HUDF. Med det billede til rådighed har det været muligt at sammenholde de galakser, som er set med ALMA med de, som allerede er fundet med Hubble og andre teleskoper.

Et resultat af det arbejde er, at vi nu klart kan se, at den samlede masse af en galakse er det bedste mål for hvor hurtigt stjernedannelsen foregår i det meget fjerne og unge Univers. Stort set alle tunge galakser[2] blev observeret, og stort set ikke andet.

Jim Dunlop, som er hovedforfatter til artiklen om det dybe billede, siger om opdagelsen: "Det her er et gennembrud. For første gang kan vi koble de synlige og de ultraviolette optagelser af det fjerne Univers sammen ved hjælp af disse billeder fra Hubble og ALMA."

Det andet forskerhold, ledet af Manuel Aravena fra Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile, og Fabian Walter fra Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland, så på et område, som er omkring en sjettedel så stort som det fulde HUDF-billede, men i større detaljer.

"Vi har foretaget den første helt blinde tredimensionelle eftersøgning efter kold gas i det tidlige Univers," fortæller Chris Carilli, som er astronom ved National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Socorro, New Mexico, USA, og medlem af forskerholdet. "Resultatet er, at vi har fundet en hel population af galakser, som ikke har været klart synlige i andre dybe undersøgelser af himlen."

Nogle af de nye ALMA-observationer var skræddersyede til at finde galakser, som indeholder store mængder CO (carbon monoxid), for det er et tegn på områder hvor der foregår stjernedannelse. Med Hubble er det meget svært at finde disse områder, selvom der altså foregår intens stjernedannelse her. ALMA giver os "den manglende halvdel" af det, vi har brug for at vide om galaksernes dannelse og udvikling.

"De nye ALMA-resultater viser os, at gasindholdet i galakserne stiger kraftigt, når vi ser længere og længere tilbage i tiden," tilføjer hovedforfatteren til to af artiklerne, Manuel Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Chile). "Det voksende gasindhold er sandsynligvis årsagen til, at vi finder en markant stigning i stjernedannelsen samtidig med, at de fleste galakser bliver dannet, for omkring 10 milliarder år siden."

De resultater, som kan publiceres idag er kun starten på en serie kommende observationer, hvor ALMA vil blive brugt til at udforske det fjerne Univers. For eksempel er der planer om en serie observationer af HUDF-området igennem 150 timer i alt. Det vil give os endnu mere viden om stjernedannelsens forløb igennem Universets historie.

“ I det kommende ALMA Large Program kommer vi til at lære og forstå meget mere om det materiale, som har forårsaget stjernedannelsen, som supplement til det, vi har fra det berømte Hubble Ultra Deep Field," slutter Fabian Walter.

Kilde: ESA