Kąsnelis Visatos CXIII: Kosmoso siaubai

Praėjusią savaitę daugelis astronomų (ir ne tik) kalbėjo apie gravitacinių bangų signalo aptikimą, bet buvo ir kitų naujienų. Tarp jų radau labai daug pasakojimų apie kosmonautų gyvenimą ir mokymąsi, ir šiaip daug pasakojimų apie artimus Žemei dalykus. Visi jie, kaip ir keli pranešimai iš kosmoso tolybių, – po kirpsniuku.

***

Astronautikos pavojai. Kosmoso tyrimai ir darbas kosmose – labai atsakinga sritis. Žemėje padarytos klaidos irgi gali turėti pražūtingų pasėkmių, bet kosmose pražūtingos gali būti ir nedidelės klaidos. Nekeista, kad astronautai, prieš pradėdami misijas, daug mokosi. Štai vienas pavyzdys – pasakojimas apie mokymus, kaip naudotis robotine ranka Canadarm, kuri naudojama nepilotuojamiems erdvėlaiviams prijungti prie Tarptautinės kosminės stoties.

Vienas iš galinčių kilti (nors ir labai mažai tikėtinų) pavojų yra astronauto atitrūkimas nuo kosminės stoties. Tokiems atvejams astronautai turi specialias raketines kuprines, kuriomis gali manevruoti ir grįžti atgal į stotį. Apie jas pasakojama čia.

Problemų misijose iškilti tikrai gali. Tada svarbu nepasiduoti panikai; vėlgi, mokymuose tai akcentuojama ir daug kartų treniruojamasi, kaip elgtis pavojingose situacijose. Kanados astronautas Krisas Hedfildas (Chris Hadfield) TED konferencijoje pasakoja, kaip jam pačiam teko kovoti su problemomis dar 2001-aisiais metais, kai netikėtai prarado regėjimą, būdamas atvirame kosmose.

Dar vienas jau nebe visai pavojus, o greičiau įdomybė, apie kosmines stotis. Jose esančiose mikrogravitacijos sąlygose atsiranda įdomus būdas įkalinti žmogų: pakanka jį uždaryti didelės patalpos centre. Jei jis negali pasiekti jokių atramos taškų, tai negalės ir pajudėti bei ištrūkti iš tokio kalėjimo. Svarbu tik kad ventiliacijos sistema nenupūstų jo prie sienos.

Na ir galiausiai – apie kitokį, ilgalaikį pavojų. Kosmose padirbę astronautai paprastai paauga, nes gravitacija nespaudžia jų prie žemės. Tačiau kartu su paaugimu kyla ir didelis pavojus susigadinti stuburą, ypač grįžus į Žemę po misijos. Taigi dabar Europos kosmoso agentūra bando naujus kostiumus, kurie aptempia žmogų ir spaudžia jo pečius bei pėdas vienus prie kitų jėga, labai panašia į Žemės gravitacijos kuriamą jėgą. Tai sustabdytų astronautų kūnų tempimąsi kosmose ir padėtų išvengti įvairių sveikatos problemų.

***

Zodiako šviesa. Praeitą savaitę buvo pavasario lygiadienis. Šis metas yra puikus laikas norintiems stebėti zodiako šviesą – blausų švytėjimą, matomą ekliptikos plokštumoje nakties danguje. Zodiako šviesą sukelia dulkės, kurių gana daug yra Saulės sistemoje, arti jos „pusiaujo“ (t.y. ekliptikos). Saulės šviesa atsispindi nuo tų dulkių ir yra matoma danguje. Norintiems stebėti žvaigždes ji tik trukdo, bet šiaip gali būti labai graži pamėklė.

***

Savaitės filmuke pasakojama apie tai, kas nutiks, kai apsivers Žemės ašigaliai:

[tentblogger-youtube lc93IPEkWWc]

Jei klausiate, ar taip iš viso gali būti, atsakymas yra teigiamas, jei kalbame apie magnetinius ašigalius. Ir taip yra buvę ne kartą (tą žinome iš geologinių duomenų). Tuo tarpu pati Žemė aukštyn kojomis ar šonu beveik neabejotinai neapsivers.

***

Dryžuota magnetosfera. Žemės magnetosferos viena sudedamoji dalis yra Van Aleno žiedai – dvi elektringų dalelių juostos, apvijusios planetą. Jos yra pavojingos pro šalį skrendantiems kosminiams laivams ir žmonėms, taigi svarbu suprasti, kaip ten juda dalelės. Du NASA zondai, pavadinti to paties Van Aleno garbei, jau pusantrų metų tyrinėja šiuos žiedus. Naujausias atradimas – pasirodo, elektronai jose pasiskirstę „dryžuotai“, t.y. jų tankio priklausomybė nuo aukščio (ir nuo dalelių energijos) yra ne monotoniška. Skaitmeninis modelis padėjo išaiškinti, kad taip atsitinka dėl Žemės sukimosi – besisukdamas magnetinis laukas ištąso ir suvynioja Van Aleno žiedus taip, kad atsiranda šitie dryžiai. Tyrimo rezultatai pristatomi žurnale Nature.

***

Didžiulis mėnullapis. Sukurtas didžiulis interaktyvus šiaurinės Mėnulio pusės mėnullapis. Jį nagrinėdami, galėsite susipažinti su daugybe kraterių ir kitų paviršiaus struktūrų.

***

Marso grioviai. Kadaise astronomai, žiūrėdami į Marsą, matė ten įvairius kanalus ir galvojo, kad tai yra marsiečių civilizacijos palikimas. Vėliau paaiškėjo, kad griovių bei kanalų Marse yra, bet jie greičiausiai išgraužti kadaise tekėjusio, o galbūt ir dabar kartais prabėgančio, vandens srovelių. Dabar Marso apžvalgos zonde (Mars Reconnaisance Orbiter) esantis Hi-RISE teleskopas užfiksavo naują griovį, susiformavusį kažkada tarp 2010-ųjų lapkričio ir 2013-ųjų gegužės. Tiesa, šis griovys atsirado greičiausiai ne dėl vandens; panašių naujų griovių aptikta ir anksčiau, o formuojasi jie dažniausiai žiemą, kai temperatūra Marso paviršiuje yra gerokai per žema skysto vandens egzistavimui. Manoma, kad griovius sukuria anglies dvideginio ledo judėjimas.

***

Bangos Titane. Saturno palydove Titane, ypač jo šiaurinėje pusėje, yra gausu ežerų. Juose tyvuliuoja ne vanduo, bet angliavandeniliai, daugiausiai skystas metanas ir etanas. Dar viena šių ežerų keistenybė – jų paviršius yra labai labai lygus. Ta prasme, visiškai nėra bangų. Turint omeny tai, kad Titano atmosfera labai tanki, šitai tikrai stebina. Bet dabar zondas Casinni pagaliau užfiksavo kažką panašaus į bangas: radaro duomenys rodo kintančius atspindžius viename iš Titano ežerų, kuriuos galėtų paaiškinti maždaug 2 centimetrų aukščio bangų judėjimas. Tiesa, šviesa panašiai atsispindėtų ir nuo „pelkingo“ paviršiaus ežero pakraščiuose, taigi bangų egzistavimas dar neįrodytas.

Kalbant apie Titaną, neseniai sužinojau, kad kai kurie kalnai jame pavadinti pagal Viduržemės kalnus. Tarp jų rasite ir Angmaro kalnus, ir Arvenos kalvas. Faina :)

***

Rudosios nykštukės planeta. Du žinomiausi egzoplanetų būdai yra tranzitai (planeta uždengia žvaigždę) ir radialiniai greičiai (planetos judėjimas sukelia žvaigždės judėjimą). Bet yra ir kitų būdų, o vienas iš jų – gravitacinis mikrolęšiavimas. Jis remiasi tuo, kad pro toli esančią žvaigždę praskriejanti arčiau esanti iškreipia pirmosios šviesą ir ją sustiprina (gravitacinis lęšiavimas); jei prie pro šalį skrendančios žvaigždės yra planeta, ji taip pat sukelia lęšiavimo signalą, kuris matomas kaip trumpesnis ir laike pasislinkęs foninės žvaigždės pašviesėjimas. Dabar pirmą kartą taip aptiktas planetos signalas prie galimos rudosios nykštukės. Iš lęšiavimo stiprumo nustatyta, kad planetos masė siekia 3 tūkstantąsias žvaigždės masės, bet žvaigždės masė kol kas tiksliai nenustatyta; tą padaryti pavyks tik po ~30 metų, kai žvaigždė pasitrauks pakankamai toli nuo foninės, kad būtų galima pakankamai tiksliai išmatuoti rudosios nykštukės šviesį. Tyrimo straipsnis arXiv.

***

Infraraudonasis Paukščių Takas. NASA infraraudonųjų spindulių teleskopas Spitzer fotografuoja labai daug. Sudėjus tas nuotraukas, galima pamatyti ypatingai detalų plika akimi neregimą Galaktikos vaizdą. Štai ir jis: interaktyvus infraraudonasis Galaktikos disko ir apylinkių dangalapis. Beje, galima žiūrėti vienu metu į tos pačios vietos atvaizdą regimuosiuose ir infraraudonuosiuose spinduliuose.

***

Dulkėtos galaktikos. Kito infraraudonųjų spindulių teleskopo, Heršelio, komanda paskelbė didžiulį galaktikų dulkių katalogą. Dulkių yra visose galaktikose, o jų spinduliuotė priklauso nuo temperatūros bei cheminės sudėties. Anksčiau buvo manoma, kad cheminė dulkių sudėtis daugumoje galaktikų yra vienoda, taigi dulkių švytėjimas labai gerai atspindi žvaigždėdaros intensyvumą (mat jaunos žvaigždės gerai kaitina tas dulkes). Bet iš šio katalogo paaiškėjo, kad vien žvaigždėdaros intensyvumas negali paaiškinti dulkių savybių skirtumų, taigi greičiausiai skiriasi ir dulkių cheminė sudėtis. Tyrimo straipsnis arXiv.

***

Galaktika NGC 2685. ©Ken Crawford

Savaitės paveiksliuku parinkau galaktiką, turinčią įdomią struktūrą – polinį žiedą. Tai yra žvaigždžių ir dujų juosta, besisukanti aplink galaktikos centrą statmenai jos diskui. Daugumos galaktikų tamsioji medžiaga yra susitelkusi į triašį halą – t.y. kiekviena kryptimi halo dydis vis kitoks, nėra ašinės simetrijos. Tokiose struktūrose gali egzistuoti stabilios orbitos, statmenos kiekvienai iš trijų pagrindinių ašių. Čia būtent tokį pavyzdį ir matome.

***

Infliacija. Komentaras apie praeitos savaitės naujieną – gravitacinių bangų poveikio aptikimą foninėje spinduliuotėje. Ten trumpai paaiškinta ir tai, kas buvo atrasta (o kas neatrasta), ir kodėl tai įdomu (galimas infliacijos teorijos patvirtinimas, galimybė aiškintis apie pirmuosius 380 tūkstančių Visatos metų), ir kas toliau (straipsnio recenzavimas, kitų tyrimų duomenys, skirtumų lyginant su Planku išaiškinimas).

***

Šią savaitę naujienos kažkaip gavosi trumpesnės, nei praeitą, bet bent jau skaityti gal neprailgo. Komentarai ir klausimai, kaip visada, laukiami.

Laiqualasse

10 komentarų

  1. Pora klausimu iskilo, apie kitokius kosmoso siaubus, sakau gal kartais zinai.
    1) Kodel siuolaikiniai modeliai remiasi cold dark matter, o ne hot dark matter? Hot dark matter paneigta? ar cia tiesiog moksline intuicija, nes kiek zinau tiek ir cold dark matter turi problemu.
    2) Ar dark matter density yra daug maz proporcinga R^-2 desniui nuo galaktikos centro? Nes toks mases pasiskirstymas lemtu flat rotation curves.
    3) Sitas klausimas tikriausiai bus visiskai kvailas, ir siaip ne itin aktualus, na bet paklausiu. Nesukontempliuoju paprasto uzdavinuko. Sakykim yra laukas kuriame energija/mase pasiskirsciusi tolygiai, panasiai kaip cmbr. Turim du test particles (sakykim elektronai) tokiam lauke nutolusius tam tikru atstumu (sakykim kilometras). Klausimas, ar tie particles trauks vienas kita visiskai neatsizvelgdami i lauka, t.y. traukos jega priklausys tik nuo ju mases, ar… tam itakos turi ir laukas? Na intuicija sako lyg kad laukas neturetu turet itakos, o jei ziuret i lauka is shell’o teoremos puses? kuri teigia kad galima ignoruot isorini sluoksni ir trauka bus lauko vidus + test particles.
    4) Gal parekomenduotai nykstukiniu galaktiku dark matter matavimu paperi koki? Kazkodel man itin keistai atrodo itin didelis tamsios materijos kiekis jose, siekiantis 100-1000 kartu daugiau uz normal matter.

    1. 1. Hot/warm dark matter buvo paneigta prieš ~25 metus, kai paaiškėjo, kad toks modelis neleidžia atsirasti stebimoms struktūroms. CDM irgi turėjo problemų, kurį laiką buvo bandoma išgelbėti naudjant Mixed dark matter (kažkokia proporcija CDM ir WDM), bet netrukus paaiškėjo greitėjantis Visatos plėtimasis ir Lambda-CDM tapo meinstrymu.
      2. Kiek žinoma, DM tankio profiliai turėtų būti maždaug Navarro-Frenk-White (http://en.wikipedia.org/wiki/NFW_profile). Tas profilis centrinėje dalyje yra R^-1, išorinėje – R^-3. Bet čia modeliai šitaip rodo, realių galaktikų profiliai sudėtingesni (sukimosi kreivės nėra visiškai plokščios, taigi ir DM profiliai negali būti visiškai R^-2).
      3. Man atrodo, kad laukas įtakos turi, kaip ir sakai, pagal shell theorem. Tiesa, tarkim CMBR lauko energijos tankis yra toks mažas (~5*10-34 gramų į m^3), kad galima ramiai nekreipti dėmesio.
      4. Neparekomenduosiu geriau, nei rastum čia: http://adsabs.harvard.edu/abstract_service.html Įrašyk „dark matter dwarf galaxy“ prie „abstract words/keywords“, pasirink „AND“ ir „Require text for selection“, žemiau pascrollinęs pasirink, kad rūšiuotų pagal citatų skaičių, ir pirmyn :)

      1. Pries keleta metu skaiciavau kad cmbr sudaro apie 1000 msun kazkur apie visible milky way disk (keliasdesimt kilo parseku), lyg ir tokius skaicius pamenu, na tikrai mazas efektas, ka jau kalbet jei matuojam kokioj saules sistemoj, jei paimt observable universe spinduli tai cmbr mase jau siekia apie 0.1% na irgi mazai, taciau cia mase dabar, rekombinacijos metu buvo…. apie 1000 kartu daugiau, nes redshift apie 1000, tai cia gaunasi labai artima 100%, keistai idomus skaicius. Reiks persiskaiciuot viska is naujo, nes mintinai primeciau, o mases dydis nerealiai didelis gaunasi. Gali ir pats paskaiciuot jei idomu.
        Taip pat skaiciau kad lambda hot+cold matter modelis geriau paaiskina galaktiku formavimasi nei lambdacdm, berots caltech darbas 2000 metu. Del hot dark matter egzistavimo, neutrinu, spinduliuociu ir panasiai tai neabejoju kad egzistuoja, vat kas cold dark matter yra tai jau cia sudetingiau.

        1. Iki ~47 tūkst. metų po Didžiojo sprogimo spinduliuotės energija buvo pagrindinė energijos dedamoji Visatoje (radiation-dominated era). Taigi kad gavai reikšmingą spinduliuotės energijos kontribuciją ties 380 tūkst. metų, neturėtų stebinti.
          Apie galaktikų formavimąsi to konkretaus straipsnio nežinau (beje, autoriai paprastai aiškiau, nei institucijos).
          Aš irgi neabejoju, kad egzistuoja kažkiek to hot dark matter. Bet greičiausiai tikrai nereikšminga dalis, lyginant su CDM.

          1. http://ned.ipac.caltech.edu/level5/Primack4/frames.html
            Ne originalus saltinis kur skaiciau, bet tyrimas panasu tas pats. Siaip idomu kodel lambdacmd neturi hot dark matter, kai energy kiekis didziausias butent rekombinacijos metu. Reiksminga dalis priklauso nuo laiko, o butent nuo skales faktoriaus energija dideja kaip 1/a^4 netgi.
            Dekui uz atsakymus, apie nykstukines paskaitysiu veliau.

            1. Ačiū, pradėjau skaityti, bet kol kas detaliai neperskaičiau. Kyla įtarimas, kad Lambda-CDM yra tiesiog paprastesnis modelis už Lambda-CHDM, o paaiškina viską daugmaž taip pat gerai, todėl pastarasis ir nenaudojamas.

              Lambda-CDM tikrai įskaito spinduliuotę (fotonus) ir jos energiją, o neutrinų energija lygtai nėra didesnė, bet evoliucionuoja taip pat, kaip spinduliuotės energija (t.y. 1/a^4). Beje, tavo nurodytame straipsnyje naudojamos neutrinų masių viršutinės ribos yra gerokai aukštesnės, nei dabar žinomos (per >10 metų jos smarkiai sumažėjo), tai dar labiau apriboja galimą neutrinų energijos dedamąją Visatoje.

              1. Kaip daleles turincios rimties mase gali evoliucionuot taip paciai kaip neturincio rimties mases? t.y. (1/a^4)? Gal turi omeny (1/a^3)?

                1. Geras klausimas… gali būti, kad suklydau. Bet man atrodo, kad dalelės, kurių E >> m_0 c^2 (t.y. ultrareliatyvistinės) evoliucionuoja maždaug 1/a^4, nes plečiantis Visatai, jų bangos ilgis gali mažėti, kol jos tampa nebe reliatyvistinės. Neutrinai (HDM) būtent tokie ir turėtų būti, nes jų rimties masė yra labai maža.

  2. Sugalvojau, kaip pabėgt išpatalpos centro. Reikia daug spjaudytis, arba mėtyti izšmatas, arba šlapimą čiurkšti.

    Na, arba nusipjauti ranką

    1. Tiek daug KPŠ postini, kad KPŠ ir mąstai? :) Nes nu tikrai, KPŠ.

      Bet šiaip jo, taip pabėgti įmanoma.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *