Kąsnelis Visatos XXIV: tvanai ir audros

Šios savaitės naujienose – krateriai Žemėje ir audros egzoplanetose, banguojantis Paukščių Takas ir titaniški potvyniai. Ir dar tuzinas kitokių pranešimų. Tad, kaip visada, smagaus skaitymo.

***

Pasižiūrėję į Mėnulį, nesunkiai galime pamatyti daugybę kraterių, kuriais nusėtas palydovo paviršius. Jie atsirado, kai į Mėnulį trenkdavosi asteroidai ar meteoritai. Į Žemę jų trenktis turėjo dar daugiau, nes mūsų planeta yra ir didesnė, ir masyvesnė. Tačiau per milijardus metų kraterius nuardė uolienų erozija dėl atmosferos, vandens ir augmenijos poveikio, taigi atrasti juos nėra lengva. Kol kas jų žinoma mažiau nei du šimtai. O dabar Grenlandijoje atrastas naujas krateris, milijardu metų senesnis už anksčiau aptiktuosius! Kraterio skersmuo yra apie 100 kilometrų (tai gana daug – didžiausio Žemėje žinomo kraterio skersmuo siekia 300 km). Aptikti jį padėjo ta pati erozija, per daugybę metų atidengusi uolienas, kadaise buvusias pasislėpusias po 25 kilometrais plutos. Kraterį sukėlęs smūgis paveikė ir tokius gilius sluoksnius, taigi dabar pavyko aptikti smūgio požymių.

***

Manoma, kad meteoritai į Žemę atgabeno daug sunkiųjų cheminių elementų, tokių kaip auksas ar nikelis. Taip pat juose aptinkama ir retų mineralų. Štai viename didžiausių kada nors rastų meteoritų, Alendės (Allende) meteorite, nukritusiame Meksikoje 1969-aisiais metais, aptiktas anksčiau nematytas mineralas, pakrikštytas pangvitu (panguite), pagal Kinijos tautosakos veikėją milžiną Pan Gu. Ypatingai įdomu tai, kad meteoritas greičiausiai susiformavo pačioje Saulės sistemos egzistavimo pradžioje, kai dar net Žemės nebuvo. Taigi žinios apie meteorito sandarą padės geriau suprasti, kaip formavosi planetos, tame tarpe ir mūsiškė.

***

Su dabar naudojamomis erdvėlaivių technologijomis, skrydis iki Marso užtrunka septynis mėnesius. Ilgai, ypač galvojant apie galimybę ten nusiųsti žmones. Taigi nenuostabu, kad yra galvojančių apie alternatyvas. Viena tokia alternatyva remiasi branduolių sintezės teikiama milžiniška energija. Ličio deuterido molekulės, suspaustos elektromagnetiniu lauku, paleistu per jų plazmą, susijungtų į sunkesnius elementus, išskirdamos didžiulį energijos kiekį. Vienas trumpas sintezės pliūpsnis sukurtų galią, prilygstančią penktadaliui visame pasaulyje sukuriamos elektros energijos galios. Tiesa, pliūpsnis truktų labai mažą sekundės dalį, bet to užtektų, kad raketa būtų nukreipiama, paspartinama ar sulėtinama labai efektyviai. Toks variklis leistų Marsą pasiekti keturis kartus greičiau, per mažiau nei du mėnesius. Pati idėja primena septintajame dešimtmetyje kurtą „Oriono“ projektą (Project Orion), kuris, deja, sužlugo dėl atominių sprogimų apribojimo. Bet šiai naujai idėjai gal tokių problemų nekils ir viskas pasiseks.

***

Titanas, įdomusis Saturno palydovas, ką tik tapo dar įdomesnis. Jau anksčiau žinojome, jog jo paviršiuje egzistuoja sudėtinga ekosistema, paremta metanu ir angliavandeniliais bei jų cheminėmis reakcijomis. O dabar kyla rimtas įtarimas, kad po paviršių dengiančiu ledu slypi vandenynas! Tokias išvadas daryti leidžia nauji duomenys apie palydovo formos kitimą, jam skriejant eliptine orbita aplink Saturną. Dėl žieduotosios planetos gravitacijos Titane kyla potvynio bangos; jei visas palydovas būtų kietas kūnas (sudarytas iš uolienų, padengtų vandens ledu), bangų aukštis neturėtų viršyti vieno metro. Tačiau matavimai rodo, kad „bangos“ (iš tiesų tai yra viso palydovo formos pokyčiai, panašesni į gniaužomą kamuolį, nei į bangas vandens paviršiuje) pakyla net į dešimties metrų aukštį, o tokį elgesį paaiškinti galima tik skysto vandens egzistavimu po paviršinio ledo sluoksniu. Vandenyno buvimas taip pat padėtų paaiškinti, kaip Titane nesibaigia metanas, sąlyginai greitai reaguojantis ir virstantis kitomis medžiagomis; jo gali nuolat atsirasti, vandeniui skverbiantis pro anglies pilnas uolienas, skiriančias vandenyną nuo paviršiaus.

***

Už 63 šviesmečių nuo Saulės yra žvaigždė HD189733, aplink kurią kas dvi dienas apsisuka planeta HD189733b. Toji planeta priklauso „karštųjų Jupiterių“ klasei – dujinių planetų, esančių visai greta savo žvaigždės, dėl to labai įkaistančių. Visgi planetos temperatūra nėra tokia aukšta, kad jos atmosfera imtų garuoti; pastarojoje yra vandens garų ir metano, bei netgi kartais susidarančių debesų, atspindinčių dalį šviesos. Cheminė planetos atmosferos sudėtis nustatyta per ne vienerius metus trukusius stebėjimus. Taigi astronomus ganėtinai nustebino Hablo teleskopo duomenys, gauti praeitų metų pabaigoje, parodę, jog planetos atmosfera yra pučiama tolyn milžiniškais greičiais ir dideliais kiekiais! Bet netrukus paaiškėjo, kodėl taip yra, mat Swift teleskopu gauti rentgeno spindulių duomenys atskleidė milžinišką žvaigždės žybsnį, įvykusį likus vos keletui valandų iki planetos praskriejimo priešais žvaigždę, parodžiusio nykstančią atmosferą. Taigi bendras vaizdas susideda toks: žybsnis sustiprino žvaigždės ultravioletinių ir rentgeno spindulių intensyvumą iki lygio, didesnio net ir už labai galingą vidurkį, ir ta energingoji spinduliuotė atsitrenkė į planetos atmosferą bei nupūtė viršutinius jos sluoksnius. Jei planeta ir turi magnetosferą, ši neatlaikė milijoną kartų už Saulės žybsnių sukeltus pliūpsnius galingesnio energingų dalelių bombardavimo. Magnetosferos gebėjimas atlaikyti žvaigždės aktyvumo pokyčius gali pasirodyti besąs toks pat svarbus planetos gyvybingumo rodiklis, kaip ir atstumas iki žvaigždės.

***

Cheminė egzoplanetų atmosferų sudėtis gali būti išmatuota tik tada, kai planeta praskrieja tarp Žemės ir savo žvaigždės, pritemdydama pastarąją. Bent jau taip buvo iki šiol. Iš principo įmanoma planetos spektrą nustatyti ir kai planeta yra „šalia“ žvaigždės; tik problema tokia, kad planetos šviesis sudaro vos ~0,01% žvaigždės šviesio – maždaug šimtą kartų mažiau, nei didokos planetos pritemdo žvaigždžių šviesą tranzitų metu. Bet dabar jau atsiranda prietaisų, kurie sugeba nustatyti pokyčius tokiu tikslumu, ir jais pasinaudojus buvo pirmą kartą išmatuotas netranzituojančios planetos, Jaučiaganio Tau b, spektras. Taip nustatyta, kad planetos atmosferoje yra anglies viendeginio, o temperatūra krenta, kylant aukštyn. Taip pat pavyko nustatyti ir planetos masę bei orbitos posvyrio kampą lyginant su kryptimi mūsų link – anksčiau buvo žinoma tik šių dviejų dydžių kombinacija. Toks metodas neabejotinai smarkiai išplės mūsų galimybes tyrinėti egzoplanetų savybes.

***

Supernovų sprogimų liekanos – labai sparčiai besisukančios neutroninės žvaigždės, vadinamos pulsarais – dažnai juda dideliais greičiais aplinkinių žvaigždžių atžvilgiu. Greičiausiai tokius greičius jos įgyje supernovos sprogimo metu dėl nesimetriško motininės žvaigždės kolapso. Dabartiniai supernovų modeliai gali paaiškinti pulsarams suteikiamus „spyrius“, ne didesnius nei maždaug pusantro tūkstančio kilometrų per sekundę. Bet neseniai aptiktas naujas pulsaras, atrodo, juda beveik dvigubai greičiau. Jei išvados, gautos stebint aplink pulsarą esančių dujų smūginę bangą, pasitvirtins, gali tekti permąstyti supernovų sprogimų modelius.

***

Gana smarkiai vėluodamas portalas UniverseToday praneša apie pusės metų senumo stebėjimus, atskleidusius dujų debesį, kitų metų viduryje praskriesiantį visai arti mūsų Galaktikos centre esančios juodosios skylės. Apie tuos stebėjimus ir galimą praskriejimo poveikį (ir debesiui, ir juodajai skylei) esu rašęs metų pradžioje.

***

Jei pro galaktikos diską praskrenda didelis pašalinis kūnas – nykštukinė galaktika ar tamsiosios materijos telkinys – efektas būna panašus į akmens įkritimą į ežerą: kyla bangos. Tik bangos galaktikoje kyla dėl gravitacinės sąveikos ir trunka žymiai ilgiau. Štai dabar astronomai, ištyrę 300 tūkstančių žvaigždžių judėjimą, nustatė, kad mūsų Paukščių Tako diskas šiek tiek banguoja ir bangavo bent jau pastaruosius 100 milijonų metų. Jis banguos dar maždaug tiek pat laiko, jei nebus vėl kaip nors panašiai paveiktas. Tiesa, vis dar neaišku, kas yra šio bangavimo „kaltininkas“ – nepavyko nustatyti, ar prieš 100 milijonų metų pro diską pralėkė viena iš dabar matomų palydovinių galaktikų, ar tai buvo tamsus masės telkinys.

***

Gravitacinis lęšiavimas – procesas, kurio metu vieno objekto šviesa yra iškreipiama, judėdama netoli kito masyvaus kūno – padeda aptikti labai tolimas galaktikas, nes lęšiuotas vaizdas yra šviesesnis ir aiškiau išsiskiria iš aplinkos. Tačiau naujausias gravitaciškai lęšiuotos galaktikos atradimas verčia krapštytis pakaušius: net ir pats „lęšis“ yra galaktikų spiečius, matomas toks, koks jis buvo praėjus vos 3 milijardams metų po Didžiojo sprogimo, o už jo esanti lęšiuojama galaktika matoma dar senesniu laiko momentu. Nors tais laikais – prieš 10-13 milijardų metų – galaktikų jau būta, naujai atrastoji yra gerokai masyvesnė, nei tų laikų vidurkis. Taip pat ir lęšiuojantis spiečius yra 5-10 kartų masyvesnis už kitus spiečius, žinomus egzistavus tuo laikotarpiu. Statistiškai tikimybė, kad du tokie kūnai atsidurs vienoje linijoje su Žeme, yra labai menka. Tačiau „labai menka“ nereiškia „nulinė“, taigi spaudoje pasirodę pranešimai, kad „tokio dalyko neturėtų būti“ yra šiek tiek perdėti.

***

Prieš dvi savaitęs pakilęs, o praeitą savaitę nuo raketos-nešėjos atsiskyręs orbitinis teleskopas NuSTAR padarė pirmąją nuotrauką. Šiam bandymui buvo pasirinktas gerai žinomas rentgeno spindulių šaltinis Gulbės X-1, pirmoji identifikuota juodoji skylė. Apie šio teleskopo misijos reikšmę viską pasako iliustracija, lyginanti ankstesnį šaltinio vaizdą didelės energijos rentgeno spindulių ruože su NuSTAR gautu vaizdu:

Dešinėje viršuje – ankstesni duomenys, apačioje – NuSTAR duomenys. Tai, kas anksčiau buvo vienas išskydęs blynas, dabar yra mažytis taškelis, apgaubtas tamsos. ©NASA/JPL-Caltech
Dešinėje viršuje – ankstesni duomenys, apačioje – NuSTAR duomenys. Tai, kas anksčiau buvo vienas išskydęs blynas, dabar yra mažytis taškelis, apgaubtas tamsos. ©NASA/JPL-Caltech

Dešinėje viršuje – ankstesni duomenys, apačioje – NuSTAR duomenys. Tai, kas anksčiau buvo vienas išskydęs blynas, dabar yra mažytis taškelis, apgaubtas tamsos. ©NASA/JPL-Caltech}

Atvaizdų skirtumas buvo palygintas su naujais akiniais, kuriuos užsidėjus pasaulis tampa žymiai ryškesnis ir imi matyti detales, apie kurias anksčiau gal net nebūtum pagalvojęs. Panašų perversmą NuSTAR turėtų sukelti didelės energijos rentgeno spindulių astrofizikoje.

***

[tentblogger-youtube WrGEU5irS8o]

Filmukas, skirtas Kenedžio kosminio centro penkiasdešimtmečiui; centras įkurtas 1962-ųjų metų liepos pirmą dieną. Ta proga – filmukas, pristatantis JAV kosminės programos pasiekimus, kurie neįsivaizduojami be šio kosminio centro, atsakingo už skrydžius į orbitą, nunešusius žmones į Mėnulį, pakėlusius orbitinius teleskopus, aptarnaujančius Tarptautinę kosminę stotį ir taip toliau.

***

[tentblogger-youtube WIsydeu7ZTo]

Dar vienas filmukas iš kosmoso, kuriame parodoma, kas atsitinka, pradūrus balioną, pilną vandens. Aišku, kosmose, kur galioja nesvarumas. Galite pasižiūrėti į smūgines bangas, suspaudžiančias vandenį į blyną, ir tolimesnį to blyno makalavimąsi dėl paviršiaus įtempimo jėgų, kurių nenugali gravitacija ir nenusitempia visko žemyn.

***

Štai ir visos naujienos šią savaitę. Savaitės paveiksliuko, deja, nebus, nes NASA Astronomy Picture of the Day tinklalapis streikuoja ir manęs neprisileidžia. Bet kitą savaitgalį pažadu du paveiksliukus :)

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *