Kąsnelis Visatos LII: Planetos!

Po lėtos pirmos metų savaitės antroji pažėrė gausybę atradimų. Viena iš priežasčių – neseniai pasibaigęs 221-asis Amerikos astronominės draugijos (American Astronomical Society) susitikimas. Jo metu dažnai pristatomos įvairios naujienos, vertos žiniasklaidos dėmesio; taip buvo ir šįkart – nauji Keplerio rezultatai, didžiausios galaktikos ir jų struktūros, ir dar visokie kitokie įdomūs dalykai. Apie juos, daugmaž nuosekliai, po kirpsniuku.

***

Šią savaitę netoli Žemės praskrido baisusis asteroidas Apofis. Baisusis todėl, kad kai buvo atrastas 2004-aisiais, iš pradžių atrodė, kad yra keleto procentų tikimybė, jog 2029-aisiais metais jis atsitrenks į Žemę. Vėliau, patikslinus orbitą, tikimybė pranyko. O po šio praskridimo pranyko ir tikimybė, kad Apofis į Žemę atsitrenks 2036-aisiais. Tai labai gera žinia dar ir dėl to, kad paaiškėjo, jog Apofis yra didesnis, nei manyta anksčiau – jo skersmuo siekia 325 metrus, o ne 270.

O kai asteroidai į ką nors pataiko – ar tai būtų Žemė, ar Mėnulis, ar kuri kita planeta kietu paviršiumi – jie išmuša kraterius. Žemės biosfera kraterius nugludina, užpila ir kitaip pridengia, tad per keletą milijonų metų jų praktiškai nebelieka. O štai Mėnulyje krateriai išlieka milijardus metų. Mėnulio kraterių tyrinėjimas atskleidžia ir ankstyvosios Žemės evoliucijos paslaptis: kaip mūsų planetoje atsirado vanduo, kur prasidėjo gyvybė, kaip susiformavo atmosfera… Nurodytame straipsnyje apie tai parašyta išsamiau, yra ir video siužetas.

***

Žemės magnetiniame lauke, šiam sąveikaujant su Saulės vėju, susiformuoja įvairios trumpalaikės struktūros. Viena tokia struktūra yra „srauto virvės“ (angl. flux ropes, lietuviškai verčiau pažodžiui), kuriomis energingos plazmos dalelės pernešamos iš vienos magnetinio lauko dalies į kitą. Panašių struktūrų yra ir Saulėje, manoma, kad joms sutrūkinėjant išsiveržia protuberantai. Tuo tarpu Veneroje iki šiol buvo žinomi tik labai maži – vos keleto kilometrų ilgio – virvių analogai, susidarantys, kai Saulės vėjas ima spausti viršutinę Veneros atmosferos dalį. Jie dideli neišaugdavo todėl, kad Venera neturi magnetinio lauko. Bet nauji stebėjimai rodo, kad Veneroje yra ir didelių „srauto virvių“, tokio pat dydžio, kaip ir Žemėje. Kaip jos susiformuoja, kiek laiko gyvena ir kaip išnyksta – kol kas paslaptis. Tolesni stebėjimai ją turėtų atskleisti.

***

Ledas Žemėje laikosi vandens telkinių paviršiuje, nes yra lengvesnis už vandenį. Tai yra viena iš daugelio keistų vandens savybių, lyginant su kitais skysčiais, ir manoma, kad ji prisidėjo prie gyvybės atsiradimo Žemėje. Titane, kurio paviršiuje tyvuliuoja skystų angliavandenilių – metano ir etano – ežerai ir jūros, taip būti neturėtų, nes šių medžiagų ledas yra sunkesnis už skystį ir tik susiformavęs nuskęstų. Bet „Cassini“ zondo duomenys rodo ką kita – Titano paviršiaus šviesio kitimą geriausiai paaiškintų užšąlantys ežerai. Mokslininkai apskaičiavo, kad angliavandenilių ledas gali plūduriuoti ežerų paviršiuje, jei bent 5% jo tūrio sudaro Titano atmosferos – daugiausiai azoto – burbuliukai. Tačiau ir tada ledas plūduriuoja tik temperatūrai esant vos vos mažesnei nei užšąlimo temperatūra. Orui atvėsus dar labiau, ledas nuskęsta. Šiuo metu Titane prasideda žiema, taigi netrukus „Cassini“ galės patikrinti šio modelio teisingumą.

***

Dar visai neseniai rašiau apie planetas, atrastas prie artimiausios mums žvaigždės Kentauro Alfos ir vienos artimiausių – Banginio Tau. Dabar atrastas asteroidų žiedas aplink Vegą, kuri yra viena ryškiausių nakties dangaus žvaigždžių, o nuo Saulės nutolusi irgi nedaug, vos per 8 parsekus. Šis žiedas nuo Vegos nutolęs keturis kartus toliau, nei Saulės sistemos pakraštyje esantis Kuiperio žiedas. Taip pat Vegos sistemoje yra ir vidinis, aukštesnės temperatūros dulkių ir asteroidų žiedas, panašus į mūsiškį. Saulės sistemoje tuščias tarpas tarp dviejų žiedų yra užpildytas keturiomis planetomis. Gali būti, kad panašiai yra ir Vegoje, tačiau reikės daugiau ir detalesnių tyrimų, kad aptiktume pačių planetų signalus.

***

Saulės sistemos planetos aplink žvaigždę sukasi beveik tiksliai apskritiminėmis orbitomis. Sistemos jaunystėje taip greičiausiai nebuvo – planetų orbitos buvo labiaus elipsinės, bet vėliau suapvalėjo, nes tokia konfigūracija yra stabilesnė. O štai Fomalhauto planeta, pasirodo, juda labai ištęsta elipsine orbita. Ši planeta aptikta 2006-aisiais metais, o 2008-aisiais patvirtintas jos planetos statusas; tai pirmoji planeta, aptikta tiesiogiai, o ne per poveikį motininei žvaigždei. Vėliau buvo kilę klausimų, ar planeta iš tikro egzistuoja, bet praeitų metų pabaigoje nauji stebėjimai šias abejones išsklaidė. Dabar patikslinta planetos orbita, pasirodo, yra labai smarkiai ištęsta. Maža to, orbita kerta dulkių žiedą, supantį Fomalhautą; anksčiau buvo manoma, kad planeta sukasi žiedo viduje ir palaiko to žiedo formą. Tokia orbita negali būti ilgalaikė, taigi spėjama, jog Fomalhautą-b šitaip išsviedė gravitacinė sąveika su kita, dar neaptikta, planeta, esančia arčiau žvaigždės.

***

Prieš keletą mėnesių rašiau apie egzomėnulius ir kad jų tinkamų gyventi Galaktikoje gali būti daugiau, nei egzoplanetų. Dabar pradeda aiškėti, kad jų tikrai gali būti daug. Projektas Planet Hunters atrado jau dvi patvirtintas planetas, o kandidačių – dar 31 (o gal net 40, jei pridėtume mažiau aiškias). Tarp jų nemažai – atitinkamai viena ir 15 – yra gyvybinėse planetų zonose. Tai tikrai didelis skaičius, iš kurio galime spėti, jog gyvybinėse žvaigždžių zonose planetų yra gausu, ir jų yra įvairių. Patvirtintoji planeta, esanti gyvybinėje žvaigždės zonoje, yra dujinė milžinė, aplink kurią gali suktis gyvybei tinkamų egzomėnulių.

Tuo tarpu Keplerio teleskopo komanda pristatė eilinę šūsnį planetų – dar 461-ą kandidatę (vien tranzitų metodu aptikta planeta nelaikoma patvirtinta, kol neaptinkama ir spindulinių greičių būdu arba tiesiogiai), tarp kurių yra keturios Žemės dydžio planetos gyvybinėse savo žvaigždžių zonose. Tarp naujų rezultatų daugiausia yra būtent Žemės dydžio planetų ir superžemių, mat jas aptikti sunkiau, nei milžines, taigi reikia ilgesnio stebėjimo laiko. Šie duomenys leido atnaujinti ir statistinius planetų dažnumo įverčius. Dabar atrodo, kad prie kas šeštos žvaigždės turėtų būti po Žemės dydžio planetą, prie kas penktos – po Superžemę ir/ar „mini-Neptūną“ (spindulys už Žemės spindulį didesnis 2-4 kartus; Neptūno spindulys lygus keturiems Žemės spinduliams). Super-Neptūnų ir dujinių milžinių, atrodo, yra gerokai mažiau, jų turi vos 2% žvaigždžių. Bendrai planetų Paukščių Take turėtų būti panašus skaičius, kaip ir žvaigždžių. Prieš dvejus metus šie skaičiai buvo apytikriai dvigubai mažesni.

***

Rudosios nykštukės – neužsidegusios žvaigždės, tarpinės tarp dujinių planetų ir tikrų žvaigždžių – yra labai blausios ir sunkiai aptinkamos. Bet infraraudonųjų spindulių ruože pažvelgę Hablas ir Spitzeris vienoje tokioje nykštukėje pamatė šviesio kitimus, vykstančius skirtingu metu skirtinguose bangos ilgiuose. Tai greičiausiai reiškia, kad žvaigždės atmosferoje vyksta sudėtinga cirkuliacija ir į paviršių išnyra tai vienokios, tai kitokios sudėties debesys. Sprendžiant iš spektrinės informacijos, tie debesys yra sudaryti ir smėlio kruopelių, skystos geležies ir kitų labai neįprastų elementų.

***

Kulkos ir burbulai Oriono ūke. © Gemini Observatory/AURA
Kulkos ir burbulai Oriono ūke. © Gemini Observatory/AURA

Savaitės paveiksliukas – Oriono kulkos. Tai – dujų gumulai, išsviesti iš Oriono ūko ir dabar matomi jo pakraščiuose. Nufotografuota visai neseniai, naudojant naują adaptyvios optikos sistemą, prisegtą prie Gemini teleskopo.

***

Daugelyje spiralinių galaktikų matomos struktūros, jungiančios spiralines vijas. Jos kartais vadinamos „galaktiniu skeletu“. Dabar atrasta pirma tokio skeleto dalis Paukščių Take. Tai yra ilgas, kone šimto parsekų ilgio, šaltų dujų ir dulkių „strypas“, nusidriekęs lygiagrečiai Galaktikos plokštumai, kurio masė siekia šimtą tūkstančių Saulės masių. Tikimasi, kad atradus šį „kaulą“, netrukus pavyks jų rasti ir daugiau ir taip sudaryti mūsų Galaktikos „skeleto“ žemėlapį.

***

Praktiškai Paukščių Tako kaimynystėje esančioje galaktikoje aptiktos dvi juodosios skylės, kurios rentgeno spindulius skleidžia taip smarkiai, kaip supermasyvios, tačiau nėra nusėdusios į galaktikos centrą. Supermasyvios juodosios skylės turėtų egzistuoti tik galaktikų centruose; po galaktikų susiliejimo jos ten nusėstų per keletą šimtų milijonų metų – greičiau, nei galaktikos struktūra tampa reguliari ir pranyksta susiliejimo pėdsakai. Kaip tai gali būti? Kol kas yra du spėjimai – arba tos juodosios skylės yra tarpinės masės tarp žvaigždinių ir supermasyvių, arba jos aplinkinę medžiagą ryja kažkaip keistai, ne taip, kaip esančios Paukščių Take. Abu spėjimai yra gana kontroversiški: pirmasis todėl, kad tarpinės masės juodųjų skylių kol kas nėra aptikta ir jų egzistavimu abejoja dauguma astronomų; antrasis todėl, kad skirtinga fizika skirtingose galaktikose būtų visiška nesąmonė. Tolesni šių juodųjų skylių stebėjimai leis nustatyti, kaip sparčiai kinta jų šviesis, o iš to galima bus nustatyti ir jų masę.

***

Galaktika NGC 6872 jau seniai žinoma kaip spiralinė milžinė. Bet dabar pagaliau pavyko išmatuoti atstumą tarp jos spiralinių vijų galų. Paaiškėjo, kad jis siekia pusę milijono šviesmečių; tai yra penkis kartus daugiau, nei Paukščių Tako disko skersmuo. Taigi NGC 6872 yra didžiausia žinoma spiralinė galaktika. Be to, jos vijos yra labai nutolusios nuo kitų galaktikos dalių; manoma, kad tai yra potvyninės sąveikos su palydovine galakika rezultatas.

Kitas didžiausias dalykas, atrastas praeitą savaitę – kvazarų (labai šviesių aktyvių galaktikų branduolių) telkinys, viena kryptimi besidriekiantis daugiau nei milijardą parsekų. Nors jau seniau žinomi įvairūs kvazarų telkiniai, jų dydžiai paprastai tesiekia „vos“ porą šimtų milijonų parsekų. Šis yra kone penkis kartus didesnis. Tai ne tik rekordas, bet ir problema dabartiniams kosmologiniams modeliams, pagal kuriuos struktūros, didesnės nei maždaug keturi šimtai milijonų parsekų, neturėtų egzistuoti apskritai. Kaip paaiškinti tokios milžiniškos struktūros egzistavimą, dar neaišku. Gali būti, kad ši struktūra iš tikro yra tik atsitiktinai susibūrusi, fiziškai nesurišta galaktikų grupė, bet atsakymo teks palaukti.

***

Geros žinios: Hablo teleskopas, nors jau dirba 23-ejus metus, dar yra pakankamai geros būklės, kad galėtų dirbti penkerius metus ilgiau. Taigi jis mus turėtų džiuginti naujais atradimais bent iki 2018-ųjų metų.

Būtent 2018-aisiais metais į orbitą turėtų pakilti Hablo įpėdinis Džeimso Vebo kosminis teleskopas. Nors jo gamyba daug kartų buvo atidėliojama, o kaina vis augo, dabar atrodo, kad nei viena iš šių problemų nebekyla. Vebas gaminamas pagal planą ir pagal biudžetą.

***

Ir pabaigai – filmukas apie neutroninę žvaigždę, kuri atrodo kaip Operos fantomas. Ši žvaigždė – tai Velos pulsaras, labai greitai besisukanti neutroninė žvaigždė, metanti dujas išilgai sukimosi ašies. Filmukas sudarytas iš aštuonių besikartojančių nuotraukų, padarytų keturių mėnesių laikotarpiu. Iš jų matyti, jog žvaigždės ašis šiek tiek kinta, panašiai kaip kinta ant stalo besisukančio vilkelio ašis.

***

Taigi, šią savaitę naujienų gana daug. Ką mums atneš kita? Pagyvensime ir pamatysime.

Laiqualasse

4 comments

  1. „didesnės nei maždaug keturi šimtai milijonų parsekų, neturėtų egzistuoti apskritai“ – o dėl kokių priežasčių didesnės struktūros negali egzistuoti?

    1. Man atrodo, kad todėl, jog rekombinacijos metu (kai Visatai buvo 380 tūkstančių metų), tokios struktūros būtų buvusios didesnės, nei 400 tūkstančių parsekų, o tai yra apytikris tuometinis įvykių horizontas. Ta prasme, Visatos egzistavimo pradžioje, kai atsirado įvairių struktūrų užuomazgos, didesnio mastelio regionai negalėjo būti priežastingai susiję.

      1. Siek tiek apie objekta, z = 1.27, dydis 4 Glyr. mase 3.4 *10^18 msun, t_emitted = 5 Gyr (FLRW)

        Ne tik dydis bet ir mase cia yra problema, visata pasirodo nera tokia tolygi kaip teigia CMBR.

        Maksimalus galimas stukturos dydis yra paskaiciuojamas statiskai vertinant homogeniskuma, t.y. kad nehomogeniskumas neturetu buti aptinkamas strukturose didesnese nei tam tikras dydis (atstumas), o pamazu isnykti statistikoje didesniuose masteliuose (issaugojant homogeniskuma). Yra pora paskaiciavimu, 100, 300, 400 Mpc.

        Sis objektas nesutampa su MCBR tolygumu, kaip kazkada minejau MCBR netolygumas atsiranda del Sapiro efekto, taigi tokio objekto atradimas tik sustiprino abejones.

        Pagal dabartines interpretacijas MCBR prognozuoja tolyguma, o pagal duomenis tolygumo nera. Manau duomenys teisingi, o MCBR interpretacija ne.

        Pagal tavo paaiskinima tai tarp 5 Gyr ir 380 tukst. metu yra 13000 kartu skirtumas. Tai visu pirma rekombinacijos metu toks objektas butu daug mazesnis. Kiekvienas objektas jaucia gravitacine itaka kiekvieno kito objekto jo regimojoje visatoje, o butent del homogeniskumo efektas cancel’ina.

        Kitas dalykas… mums matomas objektas turetu buti padidinto dydzio pagal z+1, istiesu jis turetu but mazesnis t_emitted metu. Tai jei mes matom ka nors 4 Glyr ilgio su 1.27 z, tai istikro objektas daugiausiai 4/2.27 ilgio, bet cia vertinant tik 1D, kadangi vertinant objekto dydi naudojo 3D duomenis tai realus objekto dydis turetu but ir dar mazesnis. Grubiai spejant ant ribos lyginant su statistiniu homogeniskumo palyginimu.

        1. Jo, nepasižiūrėjau, kad to daikto raudonasis poslinkis gana didelis. Nors lyginimui su CMBR laikais (z=1085) tai nėra didelio skirtumo, ar objektas ties z=0, ar ties z=1.27.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *