Kąsnelis Visatos 6: vėjingos juodosios skylės, skaitlingos planetos ir besiliejančios galaktikos

Ar žinojote, jog šią savaitę sukako 25-eri metai nuo ryškiausios supernovos per pastaruosius keturis šimtmečius? O neva virššviesiniai neutrinai greičiausiai nėra virššviesiniai? Apie šituos ir kitus dalykus – naujausiame Visatos kąsnelyje!

***

Pradėkime nuo dalykų, matomų plika akimi. Beveik visą vasarį naktiniame danguje švyti Jupiteris ir Venera. Šalia jų pastarosiomis dienomis matyti ir jaunas Mėnulis. Venerą netgi galima pamatyti dienos metu. Nedažnai pasitaiko tokių situacijų, taigi išeikite į lauką ir, jei giedra, pasižiūrėkite į dangų :)

***

Kalbant apie Mėnulį, šis mūsų kaimynas slepia dar ne vieną paslaptį. Naujos nuotraukos atskleidžia, jog Mėnulio paviršius kai kur pleišėja, taigi Mėnulyje vyksta geologiškai aktyvūs procesai. Tai prieštarauja standartiniam įsivaizdavimui, jog Mėnulis po truputį traukiasi dėl vėstančio branduolio. Atrodo, kad bent kai kuriose vietose Mėnulis plečiasi. Ką tai reiškia? Visų pirma, Mėnulio traukimasis yra labai lėtas procesas – jei toks nebūtų, tai ir plėtimosi pliūpsniai būtų gerokai didesni, nei aptikta dabar. Antra, gali būti, jog Mėnulis niekada nebuvo visiškai skystas, priešingai nei didesnės uolinės planetos.

***

Įžangoje minėti neutrinai šią savaitę vėl sukėlė ant kojų pasaulio žiniasklaidą. Kai rugsėjį buvo pranešta, jog OPERA eksperimentu nustatytas neutrinų greitis, didesnis už šviesos greitį, kilo daugybė diskusijų, buvo kuriamos hipotezės ir modeliai, paaiškinantys tokį reiškinį, bandoma rasti priežasčių, iš kur galėjo atsirasti paklaidų eksperimente. Dabar atrodo, jog viena tokia priežastis gali paaiškinti visą šitą problemą: pasirodo, OPERA mokslininkai neįvertino prastos duomenų jungties prie vieno iš kompiuterių. Ta jungtis įvedė papildomą 60 nanosekundžių uždelsimą, perduodant duomenis. Būtent 60 nanosekundžių ir yra skirtumas tarp laiko, kiek turėjo užtrukti šviesa, keliaudama iš CERN į Gran Sasso laboratoriją Italijoje, ir nustatyto neutrinų judėjimo laiko. Kol kas neaišku, ar ši paklaida visiškai panaikina virššviesinius duomenis; dabar reikia pakartoti eksperimentą, teisingai įvertinant duomenų perdavimo greitį. Matysim, kaip čia bus.

***

Ar gali būti, kad planetų Paukščių take yra ne tik panašiai tiek, kiek žvaigždžių (kaip neseniai pasakojau), bet 100 tūkstančių kartų daugiau? Viena tyrėjų grupė mano, kad taip. Tiesa, nepaisant skambaus pavadinimo ir pirmų sakinių, toliau skaitant straipsnį paaiškėja, jog tai yra tik viršutinė riba, gauta įvertinus kai kurias ribas planetų masėms ir kiekiams. Paprasčiausiai įvertinus, kiek materijos yra Paukščių Take, kiek jame yra sunkiųjų (sunkesnių už helį) cheminių elementų, įvertinus planetų masių pasiskirstymą ir taip toliau, galima nubrėžti ribą, pakankamai tvirtai pasakant, kad planetų negali būti daugiau, nei tiek. Tas „tiek“, pasirodo, yra 100 tūkstančių kartų daugiau, nei žvaigždžių. Bet, žinoma, tai nereiškia, kad planetų tiek ir yra. Visgi didelė dalis sunkiųjų elementų nusėda žvaigždėse arba lieka dujiniu pavidalu molekuliniuose debesyse, taigi iš tikro planetų beveik neabejotinai yra gerokai mažiau. Bet vis tiek įdomu.

***

Vanduo yra tarsi Šventasis Gralis egzoplanetų ieškotojams. Visai mums žinomai gyvybei vanduo yra nepamainoma aplinkos dalis, taigi atradę vandeningą planetą už Saulės sistemos ribų, galime tikėtis, jog joje galbūt galėtų atsirasti gyvybė, kažkuo panaši į žemiškąją. Nauji tyrimai rodo, jog 2009-aisiais aptikta planeta GJ 1214b yra labai vandeninga Superžemė. Jos masė septynis kartus viršija mūsų planetos, tačiau tūriu mūsų namus ji lenkia net 20 kartų. Taigi GJ 1214b tankis yra vos 2 gramai kubiniame centimetre; palyginimui Žemės tankis yra 5,5. Taip pat žinoma, jog planetos atmosferą sudaro daugiausiai vandens garai. Tai leidžia spėti, jog planetos paviršius padengtas didžiuliais kiekiais vandens. Tiesa, žemiška gyvybė ten visai nebūtinai galėjo atsirasti – planeta sukasi taip arti savo žvaigždės, kad paviršiaus temperatūra ten siekia 230 laipsnių Celsijaus. Taigi jos vandenynas yra verdantis, galimai suskaidantis daugumą bebandančių atsirasti sudėtingų struktūrų. Bet gilumoje galbūt temperatūra nukrenta iki tokio lygio, koks būtų tinkamas kai kurioms žemiškoms gyvybėms formoms (karščiui atsparioms bakterijoms ir panašiai).

***

Jei aptiktume planetą, tinkamą gyvybei, ir netgi aptiktume joje gyvybės požymių, kiek užtruktų komunikacija su ja? Greičiausiai labai ilgai – iki artimiausios Saulei žvaigždės šviesa keliauja ilgiau, nei ketverius metus, o iki artimiausios egzoplanetos berods ilgiau nei dešimt metų. Žmonija į kosmosą radijo bangas siunčia jau šimtą metų, taigi apie mūsų egzistavimą galėjo sužinoti ateiviai, esantys šimto šviesmečių spindulio rutulyje nuo Žemės. Ar tai daug, ar mažai? Pasižiūrėkite patys. Mėlynas apskritimas žymi 200 šviesmečių skersmens ribą. Maži mes esam, tikrai maži.

***

Praeitą savaitę minėjau hiperšviesų rentgeno spindulių šaltinį, kuris galbūt yra tarpinės masės juodoji skylė. Šią savaitę sulaukėme naujienų apie panašios klasės objektą – ultrašviesų (truputį blyškesnį, nei hiper-, bet griežtos ribos nėra) šaltinį Andromedos galaktikoje. Detaliai užfiksuota jo šviesio priklausomybės nuo laiko kreivė leido įsitikinti, kad tai yra juodoji skylė dvinarėje sistemoje; labai panašios kreivės stebimos mūsų Galaktikos rentgeno spindulių šaltiniuose, kurie jau seniai yra žinomi kaip juodosios skylės. Tokie ultrašviesūs rentgeno spindulių šaltiniai susidaro tada, kai žvaigždinės masės juodoji skylė ima valgyti materiją sparčiau, nei jos Edingtono limitas ir sušvinta beveik kaip aktyvus galaktikos branduolys. Iš šviesio galima nustatyti materijos kritimo į juodąją skylę spartą, tačiau pačios juodosios skylės masę įvertinti sudėtinga, nes neaišku, kiek smarkiai ta sparta gali viršyti Edingtono ribą. Čia padeda šviesio kreivės, kuriose matyti, kaip sparčiai šviesis gali kisti; jis negali kisti daug sparčiau, nei užtruktų šviesa, skriedama aplink įvykių horizontą. Taigi laiko skalę galima paversti apytikriu įvykių horizonto spinduliu, o iš jo apskaičiuoti ir masę.

***

Kita juodoji skylė, irgi žvaigždinės masės, tik jau mūsų Galaktikoje, šią savaitę irgi buvo naujienų portalų akiratyje. Paaiškėjo, kad ji nuo savęs tolyn pučia materiją milžinišku greičiu, lygiu net 3 procentams šviesos greičio. Tai yra dešimt kartų didesnis greitis, nei kada nors anksčiau užfiksuotas žvaigždinės masės juodojoje skylėje; anksčiau tokie spartūs vėjai buvo žinomi tik supermasyviose juodosiose skylėse. Stebėtojai sutrikę ir nesugalvoja paaiškinimo, nors iš principo didelės problemos nėra – nuo masės vėjo greitis priklausyti neturėtų; jis priklauso tik nuo juodosios skylės šviesio santykio su Edingtono riba ir juodosios skylės sukimosi greičio. Gal netgi keisčiau yra tai, kad iki šiol neaptikta tokių stiprių vėjų.

***

UniverseToday žurnalų klube – diskusija apie straipsnį, nagrinėjantį tamsiosios materijos halų formas, remiantis stebėjimų duomenimis. Į straipsnį nesigilinau, daug nepakomentuosiu, bet atrodo, kad aptinkami nukrypimai nuo standartinių teorinių modelių; halai realiose galaktikose yra šiek tiek kompaktiškesni. Nieko keista, aišku; teoriniai modeliai yra gana smarkiai supaprastinti, lyginant su realybe, ir įvairūs neįvertinti procesai gali pakeisti halų formas.

***

Galaktikų susiliejimai turėtų palikti ilgalaikių žymių galaktikų aplinkose. Paukščių Tako pakraščiuose matomos žvaigždžių juostos, greičiausiai atplėštos nuo mažų palydovinių galaktikų, kai pastarosios krito į mūsų Galaktiką. Aplink kitas galaktikas tokias blyškias juostas pamatyti sunku, bet kartais pavyksta. Vienas toks pavyzdys – NGC 5907. Tačiau tai yra spiralinė galaktika, taigi greičiausiai nepatyrusi didelio susiliejimo (tokie paprastai paverčia spiralines galaktikas eliptinėmis). Mažo susiliejimo pėdsakai neturėtų būti tokie ryškūs. Bet nauji tyrimai, paremti skaitmeniniais modeliais, rodo, jog kai kurios galaktikos net ir po susiliejimo su panašaus dydžio galaktika gali vėl užsiauginti spiralinį diską. Deja, įraše nepateikiama daug informacijos apie modelio parametrus, bet jei toks reiškinys būtų dažnas, tai galėtų smarkiai pakeisti mūsų supratimą apie galaktikų evoliuciją.

***

Stepono penketukas

Pabaigai – savaitės paveiksliukas, irgi apie galaktikų susidūrimus. Stepono penketukas (Stephen‘s Quintet) – tai penkių galaktikų grupė Pegaso žvaigždyne. Keturios iš penkių galaktikų sąveikauja gravitaciškai ir po truputį artėja prie susiliejimo, o penktoji tiesiog pasitaikė tame pačiame dangaus lopinėlyje, nors iš tikro yra gerokai arčiau. Ot fotobombinimas, ar ne?

***

Šią savaitę tiek; gana nemažai prirašiau. Iki kitų kartų :)

Laiqualasse

11 comments

  1. Turiu klausimų apie galaktikas.
    1. Ar kas nors bandė su klasifikuoti galaktikas pagal tai įkuria susę jos sukasi, jei taip tai gal kokią nuoroda galima būtu gauti.
    2. Skrendant lėktuvu ir žiūrint į debesis kilo minti: debesis neturi daug materijos, bet jie formuoja didelius spiralinius darinius, kuriuose formuojasi milijardai lašiukų. Panašiai kaip galaktikos. Debesų spirales formuoja besisukanti žemė. Ar galėtu taip būti, kad visata sukasi dideliu greičiu ir todėl susiformuoja galaktikos formos?
    3. Jei higso(atrodo taip parašiau) bozonas yra dalelė, o tas yra panašu. Tai gravitacijos veikimas turėtu išsitempti laike. Ar ir jei taip tai kaip į tai atsižvelgiama modeliuojant galaktikas ir galaktikos spiečius?

    1. 1. Galaktikos sukimosi kryptis iš esmės svarbi tik tuo atžvilgiu, ar spiralinės vijos yra pakreiptos „į priekį“, ar „atgal“, t.y. ar galaktikos diskas „bado“ aplinkinę erdvę, ar ją „švelniai braukia“. Nuorodos paieškosiu, man atrodo, kad dauguma galaktikų yra antrojo tipo. Kalbant apie tai, ar bendrai sudėjus didelio galaktikų skaičiaus judesio kiekio momentus gautume maždaug nulį, ar kažkokį didelį skaičių – nežinau, ar buvo tyrinėta, bet beveik neabejoju, kad buvo. Bendra nuomonė šiuo klausimu yra tokia, kad galaktikos sukasi visomis kryptimis.

      2. Galbūt ir galėtų, man atrodo, kad esu matęs tokių alternatyvių gravitacijos teorijų. Bet tai reikštų, kad galaktikų sukimosi kryptys būtų neatsitiktinės, o jos greičiausiai yra atsitiktinės (žr. aukščiau; šaltinio paieškosiu). Bet kuriuo atveju galaktikas palaiko jų pačių gravitacija, o debesis Žemėje – Žemės trauka, taigi procesai yra tikrai gana skirtingi.

      3. Taip, tikra tiesa. Atrodo, kad simuliacijose į tai neatsižvelgiama, kas yra negerai. Neatsižvelgiama dėl to, kad nesvietiškai sudėtinga (ir reikalauja daug skaitmeninių resursų) tą suprogramuoti. Bet turbūt įmanoma. Vėlgi paieškosiu nuorodos.

      Jei per kokią savaitę nuorodų nepateiksiu, bakstelk, gerai? Galiu ir pamiršti…

        1. Prie 3. – Stephen Rosswog ir Daniel Price yra du astrofizikai, bandantys sukurti bendrareliatyvistinių simuliacijų kodus. Kol kas tą padaryti pavyko tik statiniame erdvėlaikyje (t.y. neatsižvelgiant į judančių elementų gravitaciją). Atrodo, kad daugiau nelabai ir yra (pavykusių) bandymų, bet dar paieškosiu.

        2. Dėl 2. (ir iš dalies 1.) – http://arxiv.org/abs/0803.3247 ir http://arxiv.org/abs/0809.0717 yra du straipsniai, kur nagrinėjama daugybės galaktikų sukimosi kryptis. Pirmojo išvada – sukimosi ašys niekaip tarpusavyje nekoreliuoja, vadinasi Visatoje bendros sukimosi krypties kaip ir nėra. Antrojo išvada – yra tam tikra nežymi koreliacija 0,5 megaparsekų ir mažesniais masteliais, t.y. galaktikų grupėse ir spiečiuose.

      1. Dėl 2. jei teisingai suprantu, tai galaktikas palaiko tamsiosios materijos gravitacija pagal dabartines vyraujančias teorijas. Todėl labai daug skirtumu nematau, nes debesis laiko debesyse nesanti žemės gravitacija gal kiek ir nutolusi.

        1. Galaktikų formą palaiko ir tamsioji materija, ir paprasta (barijoninė) materija. Centriniuose telkiniuose tamsiosios materijos tankis turėtų būti visai mažytis, palyginus su barijoninės materijos tankiu. Be to, tamsioji materija yra aplink galaktiką ir joje, o ne iš vienos pusės.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *