Kąsnelis Visatos LXXIV: Neįmanoma planeta ir signalai ateiviams

Šią savaitę kosminių naujienų pažiro gausybė. Čia ir naujos anksčiau nematytos žvaigždės bei planetos, ir aktyvumą baigiančios juodosios skylės, ir net kosmologijos įdomybės. Taigi žiūrėkite po kirpsniuku ir skaitykite trumpą apžvalgą.

***

Per audras giliai debesyse susiformuoja „tamsieji žaibai“ – gama spindulių žybsniai, nematomi nei regimuosiuose, nei infraraudonuose spinduliuose. Gama spinduliuotė gali būti tokia intensyvi, kad per tokią audrą skrendančio lėktuvo keleiviai gauna radiacijos dozę, prilygstančią šimtams viso kūno rentgeno nuotraukų. Dabar šiuos reiškinius, iš viso atrastus tik prieš porą metų, pradeda tyrinėti JAV laivyno mokslininkai. Numatoma skraidinti detektorių prikištus lėktuvus po audrų debesis ir taip išsiaiškinti, kiek tiksliai gama spindulių susidaro, kiek jie pavojingi ir kaip nuspėti tamsiųjų žaibų egzistavimą.

***

Saulės užtemimas iš dviejų teleskopų. ©NASA/SDO/LRO/GSFC

Savaitės paveiksliuku parinkau… ne, ne dailininko įsivaizdavimą, o tiesiog montažą. Bet ir šis žodis nėra visai teisingas, nes toks vaizdas tikrai buvo matomas, tik jo atskleidimui teko pasitelkti du zondus. Pirmasis – Saulės dinamikos observatorija, iš kurios kartais matomi Saulės užtemimai, kai Mėnulis pasipainioja į tarpą tarp zondo ir Saulės. Paėmus vieną užtemimo nuotrauką ir pakeitus Mėnulio siluetą kito prietaiso – Mėnulio apžvalgos zondo – daryta mūsų palydovo nuotrauka, gaunamas aukščiau matomas vaizdas. Įspūdinga, ir tiek.

***

Nuo 2011-ųjų metų aplink Merkurijų besisukantis zondas MESSENGER pirmą kartą nufotografavo visą planetos paviršių. Iš nuotraukų, nuspalvintų pagal cheminę paviršiaus uolienų sudėtį, sudėtas žemėlapis paskelbtas dar vasario mėnesį, o dabar jis animuotas, taigi galima pamatyti planetos vaizdą, tarsi skristume aplink ją (ir turėtume cheminę sudėtį skanuojančius akinius, bet tai – tik detalės).

***

Marso kopų šlaituose jau seniai matomi gilūs rėžiai, tarsi kas būtų čiuožęs jomis žemyn. Nauji tyrimai rodo, kad greičiausiai taip ir buvo – sauso ledo (sukietėjusio anglies dvideginio) luitai slydo kopų paviršiumi and tirpstančio to paties dvideginio dujų pagalvių ir išgraužė tokius rėžius.

Marsaeigis „Opportunity“ dar visai neseniai aptiko sritį, kurioje greičiausiai kadaise būta nerūgštingo vandens. Dabar atradimas patvirtintas paėmus plutos mėginį ir ištyrus jį rentgeno spektroskopija. Nustatyta, jog „Esperance“ pavadintoje uoloje tikrai yra molingų darinių, kurie formuojasi tik neutralaus pH vandenyje.

***

NASA siūlo asteroidus kasinėti robotų flotilėmis. Teiginys gal ir elementarus, bet NASA atstovai turi ir detalesni planą. Idėja tokia: Žemėje pastatomi zondai ir gamybos robotai, kurie vėliau orbitoje, naudodami asteroiduose esančias medžiagas, stato naujus pramoniniam kasinėjimui skirtus aparatus. Iš Žemės juos belieka aprūpinti tik centriniais kompiuteriais ir galbūt varikliais, bet pagrindinė masės dalis pagaminama kosmose, taip sutaupant daugybę lėšų, kurios kitaip būtų sunaudotos robotams iškelti į orbitą.

***

Gal norite prisidėti prie kosmoso tyrimų? Tą galite padaryti per Kickstarter kampaniją, kuria siekiama surinkti pinigų paleisti asteroidų paieškos teleskopui Arkyd. Teleskopą iškelti planuoja kompanija Planetary Resources, o stebėjimais jie ir ieškos potencialiai Žemei pavojingų asteroidų, ir bandys pasirinkti taikinį pirmosios asteroidų kasinėjimo misijoms. Teleskopui jiems reikia 1 milijono dolerių, kuriuos jau beveik surinko. Jei iki liepos 1 dienos surinks ir antrą milijoną, prie teleskopo žada pridėti įrangą planetų tranzitams stebėti. Gali pasirodyti, kad kam gi čia reikia paramos tiems pramonės gigantams ir milijardieriams, kurie nori kasinėti asteroidus? Pinigų jie galbūt turi ir pakankamai, bet visgi teleskopą ketina naudoti visai žmonijai naudingais tikslais, taigi man negaila tų kelių dešimčių dolerių.

***

Atrasta planeta, kuri neturėtų egzistuoti! Na gerai, tokia antraštė tiktų žiniasklaidai, bet ne man. Iš tikro atrasta skylė protoplanetiniame diske, nuo žvaigždės nutolusi maždaug 80 kartų toliau, nei Žemė nuo Saulės. Tokias skyles sukuria planetos, išvalančios dulkes ir dujas iš savo orbitų. Pagal skylės dydį nustatyta, kad ten esančios planetos masė turėtų būti tarp 6 ir 28 Žemės masių. Jau vien tai, kad atrasta tokia nedidelės masės jauna (sistemos amžius tėra 8 mln. metų) planeta taip toli nuo žvaigždės, yra įdomu. Dar įdomiau yra tai, kad tokios planetos egzistavimo negali paaiškinti du pagrindiniai planetų formavimosi modeliai. Pagal vieną modelį planetos susiformuoja iš besijungiančių dulkių, kurios vėliau tampa akmenimis ir taip auga toliau iki planetinių dydžių; tačiau taip toli esančiai planetai užaugti reikėtų poros milijardų metų. Pagal kitą modelį planetos atsiranda dėl gravitacinio nestabilumo diske; bet nestabilumas turėtų suformuoti masyvesnius už Jupiterį gumulus. Yra ir kitų modelių, tačiau jie ne tokie populiarūs; galbūt šis ir panašūs atradimai bus stimulas, paskatinsiantis mokslininkus peržiūrėti tuos modelius?

Kartu su egzoplanetomis netyla kalbos ir apie egzogyvybę bei kontaktus su ja. Naujas projektas „Lone Signal“ („Vienišasis signalas“) į kosmosą, tiksliau į žvaigždės Gliese 526 sistemą, siųs nenutrūkstantį signalą. Signalas susidės iš dviejų dalių: bangos nešėjos, kurioje užkoduota bazinė informacija apie Visatą (signalo atpažinimui) ir apie Žemę bei žmoniją, ir pranešimų, kurių tekstus galės rašyti visi norintys. Tiksliau sakant, kiekvienas galės nemokamai išsiųsti vieną SMS/Twitter žinutę, o tolesnės kainuos kažkiek pinigų. Man šitas planas atrodo įdomiai, bet galimybė visiems siųsti žinutes, ypač jeigu be cenzūros, baugina. Nu nepasitikiu aš internetais ir šiaip žmonija.

***

Yra tokių žvaigždžių, vadinamų mėlynosiomis atsilikėlėmis (angl. „blue straggler“), kurios atrodo daug jaunesnės, nei yra iš tiesų. Egzistuoja dvi hipotezės, kaip jos susiformuoja: arba susidūrus dviems paprastoms žvaigždėms susidaro masyvi, taigi ir jaunai atrodanti, žvaigždė, arba dvinarėje sistemoje viena žvaigždė iš kompanionės prisitraukia medžiagos, tampa masyvesnė ir ima atrodyti jaunesnė. Dabar kamuolinio spiečiaus M55 stebėjimai pateikė antrosios hipotezės įrodymų: aptikta dvinarė žvaigždė, kurios viena narė aiškiai ryja medžiagą iš kitos ir yra mėlynesnė (taigi atrodo jaunesnė), nei turėtų būti, žinant spiečiaus amžių.

***

Kintamosios žvaigždės skirstomos į įvairias klases pagal kitimo periodiškumą ar kitas savybes. Nors jos gali daug pasakyti apie žvaigždžių vidinę sandarą, kintamosios žvaigždės tyrinėjamos nedaug, nes joms reikalingi ilgi stebėjimai, kurių gauti šiais laikais ne taip ir lengva. Taigi gal ir nenuostabu, kad pirmą kartą paieškoję kintamųjų žvaigždžių padrikajame spiečiuje, astronomai aptiko net 36 visiškai naujo tipo kintamąsias. Jų periodai yra tarp 2 ir 20 valandų, o šviesis kinta 0,1% – gal ir nedaug, bet vis tiek byloja apie procesus žvaigždžių viduje. Kas sukelia kintamumą, kol kas nežinoma, nėra net sugalvotas pavadinimas šiam kintamųjų tipui.

***

Patikslinti atstumai iki dviejų artimų galaktikų – Andromedos (M31) ir Trikampio (M33). Pačios vertės praktiškai nepakito, tačiau naudojantis žvaigždėmis cefėidėmis, pavyko smarkiai sumažinti paklaidas.

***

Santykinai netolimoje Skulptoriaus galaktikoje vyksta labai sparti žvaigždėdara. Prieš dešimtį metų į ją pasižiūrėjęs rentgeno spindulių teleskopas Chandra rado ir aktyvų branduolį – sparčiai medžiagą ryjančią supermasyvią juodąją skylę. Tačiau pernai vėl ten pažiūrėję, astronomai aktyvaus branduolio neberado. Nepadėjo ir naujas NuSTAR teleskopas – jis irgi nepamatė medžiagos rijimo požymių. Ar gali būti, kad per dešimtį metų supermasyvi juodoji skylė visiškai užgeso? Tai yra įmanoma, bet gali būti ir taip, kad Chandra prieš dešimtmetį pamatė ne aktyvų branduolį, o kažkokį kitą rentgeno spindulių šaltinį. Ateityje Skulptoriaus galaktiką planuojama stebėti dažniau – tai galbūt padės nustatyti, kaip yra iš tiesų, ypač jei jos branduolys vėl taps aktyvus.

***

Tamsioji materija Visatoje pasiskirsčiusi netolygiai. Jos yra daugiau galaktikų spiečių centruose, galaktikų centruose ir kituose panašių dydžių gumuluose. Dabar, ištyrus medžiagos pasiskirstymą 50-yje spiečių, nustatyta vidutinė tamsiosios materijos halo forma. Paaiškėjo, kad ji beveik idealiai atitinka standartinio šaltos tamsiosios materijos (cold dark matter, CDM) modelio prognozes, o kiti tamsiosios materijos modeliai tokios formos paaiškinti negali.

***

Ką daryti, kai astronominė nuotrauka yra pernelyg blyški, kad joje ką nors įžiūrėtum? Galima daryti daug nuotraukų ir sudėti signalus. Toks procesas, vadinamas „sukrovimu“ (angl. „stacking“), yra naudojamas tyrinėjant labai blausius objektus. Čia rasite šiek tiek platesnį jo paaiškinimą ir parodymą, kaip sukrovus keletą tūkstančių tolimų galaktikų vaizdų, išryškėjo jų vandenilio dujų signalas, leidęs nustatyti vandenilio kiekius ankstyvaisiais Visatos gyvavimo laikais.

***

Kaip atrodo Paukščių Tako aplinka? Turbūt žinote apie Andromedos galaktiką, gal girdėjote ir apie Vietinę galaktikų grupę bei Mergelės spiečių, kuriems priklauso mūsų Galaktika. Toliau yra ir kitų spiečių bei superspiečių… o dabar galite susipažinti su trimačiu Visatos struktūros žemėlapiu, nusitęsusiu net 100 megaparsekų. Palyginimui, atstumas iki Andromedos galaktikos yra mažiau nei megaparsekas, o regimosios Visatos pakraštys – kažkur už 14 gigaparsekų. Taigi žemėlapyje pavaizduota mažiau nei viena milijoninė regimosios Visatos dalis, bet ir joje struktūrų ir įdomybių yra užtektinai.

***

Per Didįjį sprogimą, nuo kurio prasidėjo mūsų Visata, susiformavo kai kurie cheminiai elementai: vandenilis, helis, litis bei berilis. Seniausiose žvaigždėse ličio turėtų būti tiek pat, kiek jo susiformavo per Didįjį sprogimą, mat šis elementas nedalyvauja termobranduolinės sintezės reakcijose. Tačiau ankstesni stebėjimai rodė, kad vieno ličio izotopo yra 200 kartų daugiau, o kito – 3-5 kartus mažiau, nei turėtų būti pagal kosmologines prognozes. Bet nauji stebėjimai, atlikti labai aukštos raiškos Keko (Keck) teleskopu Havajuose, parodė, kad iš tikro jokio neatitikimo nėra. Ankstesni stebėjimai tiesiog buvo nepakankamai tikslūs, taigi juos analizuojant gauti neteisingi rezultatai.

***

Štai ir viskas šiam kartui. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

18 comments

  1. Išsigandau rimtai, jog teks miegoti eit nesužinojus naujo kas visatoj dedas :)

    Pačios vertės praktiškai nepatiko, tačiau naudojantis žvaigždėmis Cefėjidėmis, pavyko smarkiai sumažinti paklaidas.
    –>
    nepatiko –> nepakito
    Cefėjidėmis –> cefeidėmis

    Sąlyginai –> Santykinai

    1. Dar viena dažna mano klaida – sąlyginai/santykinai. Gal turi patarimų, kaip išmokti rašyti taisyklingai ir kodėl „sąlyginai“ netinka, o „santykinai“ – tinka?

      1. Todėl, kad žymimas santykis, o ne sąlyga.
        Tiesioginis vertalas iš rusų kalbos: условие – sąlyga, todėl ilgai nemąstant ir būdavo verčiama, pvz. условно большой – sąlyginai didelis. Metas būtų atprasti :) Ir aišku, neperlenkti lazdos ir neimti vartoti kondicionaliai didelių permainų :D

        http://vlkk.lt/lit/10260

  2. Gali apie skirtumus pakomentuot:
    “Distant, younger, galaxies look very different to nearby galaxies, which means that they’ve changed, or evolved, over time,”

    Is „http://www.universetoday.com/102859/stacking-galactic-signals-reveals-a-clearer-universe/#ixzz2WXRgwKSU“

    Dar kazkada rasei, kad, tai jog galaktikos plokscios yra todel, jog joms truksta laiko suformuoti rutulio forma. Praleidau seniau sita komentara, nors ir maniau priesingai. Placiau galima?

    O cia sioks toks pastebejimas:
    atstumas iki menulio: 384,400 km
    zemes spindulys: 6,371 km

    atstumas iki andromedos: 2,450,000 ly
    Pauksciu tako spindulys: 50,000 ly

    384,400/6,371 ~60
    2,450,000/50,000 ~50

    Gana panasus santykis, jei pauksciu takas butu zemes dydzio tai atstumas iki andromedos butu siek tiek mazesnis nei atstumas iki menulio.

    1. Kiekviena gravitaciškai surišta sistema, laikui bėgant, relaksuoja – artėja prie mažiausios energijos būsenos. Elipsinė galaktika yra mažesnės energijos būsena, nei diskinė, taigi laikui bėgant galaktikos turėtų po truputį kisti iš diskinių į elipsines. Toks procesas yra stebimas: galaktikų diskai centrinėse dalyse laikui bėgant storėja ir suformuoja vadinamuosius pseudobaldžus (pseudobulge) – centrinius telkinius, kurie primena standartines elipsines struktūras, bet kai kuriomis savybėmis (dabar nepasakysiu, kuriomis) skiriasi. Per daugybę milijardų (gal ir trilijonų) metų taip surutulėtų visa galaktika.

      Žiūrint į galaktikas prieš daug milijardų metų ir dabar, matomi du pagrindiniai skirtumai: morfologija (forma) ir spalva. Seniau buvo daugiau diskinių galaktikų, nei dabar; tai reiškia, kad galaktikos iš pirmųjų kinta į antrąsias, bet taip yra ne dėl relaksacijos, o dėl galaktikų susiliejimų. Taip pat seniau buvo daugiau mėlynų galaktikų, nei dabar; mėlynos galaktikos aktyviai ir sparčiai formuoja žvaigždes, taigi vidutinė žvaigždėdaros sparta Visatoje lėtėja jau ~10 mlrd. metų.

      Pastebėjimas įdomus, tik vat Paukščių Tako pakraštys nėra taip aiškiai apibrėžtas, kaip Žemės paviršius. Todėl toks palyginimas gal ir nėra visai teisingas.

  3. Toks poziuris man priestarauja intuicijai. Kiekviena gravitaciskai surista sistema, saules sistema ar galaktika laikui turetu nusistoveti i diskine.
    Po galaktiku susiliejimu, nauja galaktika is itin deorganizuotos strukturos vos per keliasdesimt apsisukimu kazkaip sugeba labai graziai vel suformuoti diskine (mazo elipsiskumo) struktura. Taip pat ir planetines sistemos tokios kaip musu saule suformavo butent diskine struktura, o ne sferine.

    Neesant gravitaciniams sukretimams, tokiems kaip susiliejimai, manau plokstetu, o ne i sferines pavirstu, vienas efektas kodel plokstetu tai butent del didesnio mases kiekio ties disko plokstuma, nes objektas lakstantis aukstyt zemyn per toki diska patirtu tiek kinetines energijos praradima del ivairiu dulkiu (disko plokstumos atzvilgiu), tiek ir gravitacinis poveikis stabdytu, beto dar yra frame dragging, kuris nors ir sipnas bet poveiki turi.

    Gal pasiskirstyma galaktiku pagal tipus E0-E7/S bei atstuma/laika esi mates?

    1. Na dar pridursiu, frame dragging nors ir silpnas bet galaktikos atzvilgiu drag’as atsirastu ne tik del to kad kiekviena zvaigzde sukasi skirtingomis kryptimis, bet ir del visu zvaigzdziu sukimosi aplink galaktikos centra, taigi efektas butu visos galaktikos o ne pavieniu zvaigzdziu.

      Del pakrascio neapibreztumo, na taip, nera tiksliai apibreztas, cia butu didziosios matomos dalies spindulys, neskaitant hipotetines tamsios materijos ar mazo matomos materijos tankio uz nurodyto spindulio. Na cia siaip toks pavyzdys buvo, kad lengviau suvokti dydzius ir atstumus.

      1. Frame dragging yra tikrai pernelyg silpnas, kad kažką pakeistų. Mes kalbame apie judėjimą ~100 km/s eilės dydžio greičiais. Reliatyvistiniai efektai pradeda turėti rimtos įtakos, tipiniams greičiams pasiekus bent jau 10% šviesos greičio, t.y. 30000 km/s ir daugiau.

    2. Kažkada mokslininkai irgi galvojo panašiai, kaip tu. Netgi išlikę senoviniai galaktikų tipų pavadinimai „early-type“ (elipsinėms) ir „late-type“ (diskinėms). Bet visgi yra priešingai, nes tam, kad galaktika būtų diskinė, ji turi turėti judesio kiekio momentą, t.y. suktis. Judesio kiekio momentą jį įgyja susiformuodama, kai kažkoks dujų gumulas atsiskiria nuo bendrų Visatą užpildančių dujų ir ima kolapsuoti. Tačiau po truputį, labai lėtai, judesio kiekio momentas yra atiduodamas tarpgalaktinei erdvei bei maišosi ir nyksta, kintant orbitoms (keistos triašės orbitos, kuriomis juda žvaigždės elipsinėse galaktikų dalyse, neišlaiko tvaraus judesio kiekio momento).

      Tokio galaktikų pasiskirstymo nesu matęs, greičiausiai todėl, kad žiūrint į tolimus objektus labai sunku nustatyti jų morfologinį tipą detaliau, nei early/late. Apie pastaruosius rašoma, pavyzdžiui, čia, tik dar nepamačiau, ką tiksliai galima suprasti.

  4. Dar toks pastebejimas, G veikia kaip R^-2, taciau paimkim 2 lygiagrecius plonus ir ilgus vamzdzius/stulpus/laidus. Jega tarp ju turetu buti ne R^-2, o R^-1. Ziurint i spiralines rankas kaip i laidus turetu but R^-1 desnis. Is rotation curve panasu jog, didesniu atstumu G desnis veikia kaip R^-1, o ne kaip R^-2.
    Kulono jega veikia kaip R^-2 kruvininkus, taciau Ampero jega kaip R^-1. Manau R^-1 desnis rotation curve kyla del spiraliniu ranku. Taip tiksliai nepaskaiciuosiu visos rotation curve, nes uztruktu gana ilgai.
    F=I1*I2/r, F=q1q2/r^2 ir F=m1m2/r^2, gravitacija taip pat turetu turet ir F=m1*m2/r kaip ir elektromagnetizmas.

    1. Jei tie laidai lygiagretūs ir tiesūs, tuomet tu teisus. Tačiau spiralinės vijos nėra tiesios :) Šiaip yra tokia mechanikos atšaka, potencialų teorija, kuri tyrinėja tankio pasiskirstymus, to tankio kuriamus potencialus ir orbitas juose (apibrėžimas ne visai tikslus, bet daugmaž atitinka realybę). Ja naudojantis galima išvesti ir potencialą, kuriamą diskinės galaktikos. Gal netgi su spiralinėmis vijomis, jei jas labai supaprastintai aprašytume. Bet šiaip tokie objektai tyrinėjami skaitmeniniais modeliais, nes analitiniai skaičiavimai can only take us so far.

        1. Modifikuota niutono dinamika supaprastintai teigia mazdaug taip, ok, didejant spinduliui galaktikoje G veikia kaip R^-1, tai modifikuojam desni kad didesniu atstumu jega veiktu kaip R^-1. Ir turetum gaut teorija kuri paaiskintu judejima.
          Na siaip viskas atvirksciai yra, desnis tas pats R^-2, bet forma ir dinamika lemia R^-1 poveiki, o ne pats desnis.

          1. Bet matai, kai suskaičiuojama viskas tvarkingai, remiantis R^-2 dėsniu, gaunamas neatitikimas. Tavo rašomi atvejai, kai efektyvi gravitacija veikia kaip R^-1, yra išvestinės, o ne fundamentalios savybės. T.y. trauka vis tiek yra F = -Gm*sum(M/R^2), tik M priklausomybė nuo R yra maždaug tiesiog proporcinga R, todėl susumavus lieka R^-1 dėsnis.

            1. Isvestines ar ne bet yra du efektai R-1 del diskines formos ir R-2 del bulge. Abu jie kartu galetu paaiskint sukimosi greicius, neivedant halo ir nemodifikuojant desniu. O tai kad mes nematom visos materijos galaktikose, manes ne kiek nestebina, gal matom tik 1% o gal ir 99%.
              Priimti kad matom 100% nelogiska.

              1. Trumpai atsakant – ne, negalėtų, nes tai buvo išbandyta ir nepaaiškina. Ilgesniam atsakymui reikėtų parašyti atskirą įrašą, galbūt kada nors tai ir padarysiu :)

                  1. Bet kur, kur skaičiuojama Paukščių Tako ar kitos galaktikos sukimosi kreivė, yra atsižvelgiama į visos regimosios medžiagos kuriamą trauką ir randama, kad jos nepakanka. Nesvarbu, kaip ta medžiaga išsidėsčiusi, galima apskaičiuoti (kartais – tik skaitmeniškai, bet čia detalės), kokį gravitacinį lauką ji kuria. Ten atsiranda ir 1/R traukos mažėjimas, ir netgi nemažėjimas (sferiškai simetriškoje sistemoje, kur tankis mažėja kaip R^-2, trauka bet kokiu atstumu nuo centro išvis vienoda) ir kitokie regimi dėsniai, bet tai nepanaikina tamsiosios materijos (arba kitokios gravitacijos/dinamikos) poreikio.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *