Kąsnelis Visatos CLXVI: Bangos

Praeitą savaitę sužinojome apie banguojantį Marsą, o dvi observatorijos prisijungė prie gravitacinių bangų paieškos Visatoje. Taip pat išsiaiškinome šį tą apie Oriono misijas, o NASA paskelbė naujų technologinių projektų finansavimą. Dar užtemo Mėnulis ir vyko visokie kitokie įdomūs dalykai. Apie juos skaitykite po kirpsniuku.

***

Oriono pamokos. Gruodį pirmam bandomajam skrydžiui pakilo Orion įgulos kapsulė, kuri ateityje bus naudojama astronautams skraidinti į tolimas misijas. Per pastaruosius keletą mėnesių buvo išanalizuota daugybė bandymo metu surinktų duomenų, taigi ima aiškėti, kur dar reikia sistemą patobulinti. Pavyzdžiui, kapsulė į vandenyną nusileido aukštyn kojomis; joje esantiems astronautams toks nusileidimas būtų labai pavojingas, nes jų organizmas turėtų ne tik prisitaikyti prie vėl atsiradusios gravitacijos, bet ir prie kraujo sutekėjimo į viršutinę kūno pusę. Taip pat šiek tiek apdegė karščio skydas, saugojęs kapsulę nuo milžiniško karščio, įlėkus į atmosferą. Tai nėra labai netikėta, tačiau skydą reikės sustiprinti ir patobulinti, kad ateityje nekiltų pavojaus Oriono įgulai.

Kur bus keliaujama su Oriono ir kitais panašiais ateities erdvėlaiviais? Prieš ketverius metus Space.com darytas vizijų rinkinys įdomus ir šiandien, nors kai kas jau ir spėjo pasikeisti.

***

Technologinis progresas. Praeitą savaitę NASA paskelbė apie dvylikos technologijų projektų finansavimą. Šie projektai, kuriami dešimties aviatechnologijų kompanijų ir vieno universiteto, patenka į tris kategorijas: erdvėlaivių varančiųjų sistemų, žmonių gyvenimo kosmose technologijų (papildysiančių NASA kuriamas Orion kapsules) ir mažųjų palydovų (CubeSat‘ų). Projektų trukmė – iki trejų metų, o finansavimas svyruoja nuo kelių šimtų tūkstančių iki dešimties milijonų JAV dolerių.

Kita moderni NASA technologija – zondas OSIRIS-Rex – jau perėjo į galutinę surinkimo stadiją. Kitų metų rudenį zondas turėtų pakilti į kosmosą, nuskristi iki Žemei artimo asteroido Bennu, paimti jo paviršiaus mėginių ir pargabenti juos į Žemę. Mėginys turėtų būti bent 60 gramų masės, o į Žemę jis sugrįš 2023-aisiais. Zondas taip pat tyrinės asteroidą nuotoliniu būdu – tam jame skirti penki moksliniai instrumentai. Taikiniu pasirinktas asteroidas greičiausiai yra menkai pakitęs nuo pat Saulės sistemos susiformavimo laikų, taigi jame gali būti išlikę organinių molekulių, iš kurių atsirado gyvybė Žemėje.

***

Mėnulio užtemimas. Praėjo pora savaičių po Saulės užtemimo, bet Mėnulis per tą laiką iš kelio pasitraukti nespėjo, taigi šeštadienį įvyko visiškas Mėnulio užtemimas. Užtemimas buvo trumputis, per Žemės šešėlį Mėnulis keliavo vos penkias minutes, o matėsi jis rytinėje Šiaurės Amerikos dalyje ir Pietų Amerikoje. Mėnulio užtemimo metu Mėnulis netampa juodas, o parausta, nes pro Žemės atmosferą praėjusi Saulės šviesa išsisklaido, ir tik raudoni spinduliai apšviečia Mėnulį. Taigi, jei kada pamtysite kruviną Mėnulį, žinokite, kad tai – dar ne apokalipsė.

***

Merkurijaus kiaurymės. Paskutines dienas skaičiuojantis MESSENGER zondas dar tikisi išgyventi mėnesį laiko orbitoje aplink Merkurijų. Praeitą savaitę atlikta orbitos korekcija, kuri turėtų leisti zondui išsilaikyti nenukritus ant planetos paviršiaus visą balandį. Šiuo metu jis daro aukštos raiškos paviršiaus nuotraukas. Ir tos nuotraukos atskleidžia vis naujų dalykų apie planetos struktūrą ir evoliuciją – mat atrodo, kad Merkurijuje dar tebevyksta hermologiniai procesai. Planetos paviršiuje aptikta įvairių „kiaurymių“ (angl. „hollows“) – netaisyklingų įdubų, kurių gylis siekia keletą dešimčių metrų, o skersmuo – iki kilometro. Kituose Saulės sistemos kūnuose panašios kiaurymės susiformuoja, kai išgaruoja ledas, palikdamas po savęs nestabilų įvairių sunkesnių medžiagų mišinį, o šis sugriūva, neatlaikęs savo svorio. Merkurijaus paviršiuje ledo yra labai nedaug, tačiau ten pakankamai karšta, kad garuoti galėtų kai kurie lengvi metalai, pavyzdžiui natris arba kalis. Daugelio įgriuvų amžius neviršija kelių dešimčių milijonų metų, o kai kurios gali formuotis ir dabar. Tyrimo rezultatai pristatyti Lunar and Planetary Science konferencijoje.

***

Žmonės Marse. „Planetary society“ suburta ekspertų komanda praeitą savaitę pristatė planus, kaip greitai žmonės galėtų nukeliauti į Marsą. Plane įvertinama misijos kaina, technologiniai pajėgumai ir poreikis bendradarbiauti su pramone tiek JAV, tiek užsienyje. Numatoma, kad, jei nepritruks ryžto, NASA galėtų išsiųsti žmones misijai į Marso orbitą 2033-aisiais metais. Tokia misija būtų puikus pasiruošimas nusileidimui, o ir parama jai turėtų būti didesnė. Vėliau, galbūt 2039-aisiais, būtų galima tikėtis ir žmonių nusileidimo Marse.

***

Marso bangos. Smalsiukas nufotografavo keletą uolienų, kuriose matyti šviesesnės mineralų gyslos, įsiterpusios į tamsesnes. Tokie „sumuštiniai“, kurių plotis siekia iki 6 centimetrų, greičiausiai susidarė, kai pro juos vanduo tekėjo skirtingu metu ir esant skirtingoms aplinkos sąlygoms.

Kitokie tamsūs dryžiai Marse taip pat galimai susidarė dėl skysčių poveikio. Daugelyje vietų aptinkamos tamsios juostos, kurios iš pažiūros primena vandens išgraužas smėlyje, kokias matome ir Žemėje upių pakrantėse. Bet kol kas neužfiksuotas jų susidarymo momentas, taigi tvirtai teigti, kad jas suformuoja tekantis vanduo, negalima. Dar įdomesni yra platūs tamsūs ruožai, matomi kalvų šlaituose. Jų kilmė taip pat neaiški: vieni tyrinėtojai teigia, kad tai yra dulkių audrų padarinys, kiti – kad tamsius ruožus sukuria cheminės reakcijos, į paviršių veržiantis sūriam vandeniui.

Labai seniai Marso paviršiuje buvo skysto vandens – tuo jau niekas neabejoja. O kur buvo daug vandens, galėjo būti ir bangų. Bangos galėjo skalauti krantus ir juos formuoti, o tokių struktūrų atradimas padėtų nustatyti bangų savybes, kas leistų išsiaiškinti nemažai ir apie ankstyvojo Marso atmosferą – jos tankį, slėgį ir tipinį vėjo greitį. Nauji skaitmeniniai modeliai rodo, kad Marse bangoms kilti yra lengviau, nei Žemėje, dėl silpnesnės planetos gravitacijos. Jei atmosferos slėgis Marse būtų buvęs panašus į Žemės, tai vos 5 km/val. (1,4 m/s) vėjo greičio pakaktų sukelti bangoms; tokio vėjo Žemėje mes praktiškai nejuntame. Jei slėgis būtų buvęs 20 kartų mažesnis, nei Žemėje, tada reikėtų 9 m/s vėjo greičio, kad kiltų bangos. Vis tiek nelabai daug. Įdomu ir tai, kad Marse bangos būtų žymiai aukštesnės, nei Žemėje, taip pat dėl silpnos gravitacijos. O judėtų jos kone dvigubai lėčiau, taigi vaizdai kadaise galėjo būti įspūdingi.

***

Savaitės filmuke aiškinama apie vieną iš klasikinių mokslinės fantastikos filmų ir žaidimų klišių, kuri, nors ir įspūdingai atrodanti, yra visiškai neteisinga moksliniu atžvilgiu. Tai – asteroidų žiedai ir objektų tankis juose. Priešingai nei matome filmuose, tuose žieduose objektai išsidėstę taip retai, kad skrisdami pro žiedą, greičiausiai net nepastebėsite, kad pro jį skrendate.

[tentblogger-youtube XN9lGBAzvAI]

Iš kitos pusės, norėdami stebėti asteroidus, tą padaryti tikrai galite. Štai Cerera, kurios detalias nuotraukas nuo balandžio vidurio pradės siųsti zondas Dawn, kaip tik šį pavasarį ir vasarą yra opozicijoje (priešingoje dangaus pusėje, nei Saulė), taigi ją stebėti visai patogu. Tiesa, mes gyvename kiek per toli šiaurėje, todėl Cerera pakils tik labai neaukštai virš horizonto, ir tai ne visada.

***

Nemirštančios milžinės. Planetos formuojasi dujų, dulkių ir uolienų diskuose prie jaunų žvaigždžių. Tuo pačiu metu potvyninės jėgos sukelia planetų migraciją. Ankstesni modeliai teigė, kad planetos gali tik artėti prie žvaigždės; tai reikštų, kad suformuoti masyvias planetas – dujines milžines – didesniu nei vieno astronominio vieneto (AU) atstumu nuo žvaigždės beveik neįmanoma. Tačiau stebėjimai rodo ką kita: tokių planetų yra, ir ne viena. Dabar pasiūlytas modelis, paaiškinantis jų egzistavimą. Modelis remiasi tuo, kad jaunos planetos, rydamos medžiagą iš protoplanetinio disko, šyla, o temperatūros pokytis nevienodas priekinėje ir galinėje planetos pusėse, žiūrint pagal planetos judėjimą orbitoje. Šis skirtumas sukuria jėgos momentą, kuris priešinasi potvyninei jėgai ir netgi ją nusveria, taip sudarydamas sąlygas planetai migruoti tolyn nuo žvaigždės. Jėgos momento dydis priklauso nuo disko savybių, tačiau skaičiavimai rodo, kad paaiškinti dujinių milžinių egzistavimą toli nuo žvaigždžių tikrai įmanoma. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Nature.

***

Daugiažvaigždės planetos. Aptikta planeta, turinti keturias Saules. Jau seniau buvo žinoma, kad Avino 30 (30 Ari) yra trinarė žvaigždė: viena žvaigždė su dešimties Jupiterio masių planeta sukasi aplink bendrą centrą su kita dvinare sistema. Dabar aptikta dar viena sistemos narė – pusės Saulės masės planeta, besisukanti aplink tą pačią žvaigždę, prie kurios yra ir planeta. Įdomu tai, kad nors naujai atrasta žvaigždė nuo artimiausios partnerės nutolusi per 22 AU, jos gravitacija neturi pastebimos įtakos planetos, esančios 1 AU atstumu nuo žvaigždės, orbitai. Kodėl taip yra, kol kas neaišku. Tyrimo rezultatai arXiv.

Apskritai planetos prie daugianarių žvaigždžių gali būti gana dažnas reiškinys. Anksčiau buvo manoma, kad kintantis dvinarės žvaigždės gravitacinis laukas sudarytų labai nepalankias sąlygas planetų formavimuisi. Tačiau naujo tyrimo, kuriame buvo analizuojamas orbitų stabilumas dvinarėse sistemose, rezultatai rodo, kad tokiose sistemose yra labai daug stabilių orbitų, kuriose planetos gali ir formuotis, ir ilgai išlikti. Tiesa, tos orbitos yra ne apskritiminės, o elipsinės, bet planetų formavimuisi tai netrukdo. Taigi tikėtina, kad ateityje rasime vis daugiau planetų – ir dujinių milžinių, ir Žemės masės uolinių – besisukančių aplink dvinares žvaigždes. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Besikeičianti protožvaigždė. Žvaigždžių formavimosi modeliai teigia, kad nuo protožvaigždžių ir jaunų žvaigždžių pučiantys vėjai laikui bėgant evoliucionuoja iš sferiškai simetriškų į suspaustus kūginius. Taip turėtų atsitikti dėl dviejų priežasčių: žvaigždės magnetinio lauko pasipriešinimo dujų judėjimui ir akrecinio disko sudaromų tankio netolygumų. Bet tik dabar pirmą kartą pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad tokia evoliucija tikrai vyksta. Išanalizavus 18 metų intervalą apimančius protožvaigždės W75N(B)-VLA 2 stebėjimus, nustatyta, kad ji po truputį pakito iš apvalaus spinduliuotės šaltinio į pailgą. Spinduliuotę kuria vandens molekulių mazeris, susidarantis plintančio vėjo pakraštyje, taigi spinduliuotės morfologijos pokytis reiškia ir vėjo geometrijos pokytį. Autorių teigimu, vėjas taip pakito dėl aplink žvaigždę susidariusio tankios medžiagos toro – akrecinio disko. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Science.

***

Dujų lankas Arbatos puodelio galaktikoje (kitaip žinomoje kaip 2MASX J14302986+1339117). ©NASA, ESA, W. Keel

Žalia spalva kosmose yra nedažnas reiškinys – vien šiluminė spinduliuotė jos nesukuria, todėl žalių žvaigždžių nebūna. Bet kartais koks nors dujų debesis būna apšviečiamas taip, kad ima spinduliuoti žaliai, dėl keleto toje spektro dalyje esančių linijų. Savaitės paveiksliuke matote vieną tokį pavyzdį, o daugiau jų rasite galerijoje.

***

Gravitacinių bangų paieškos. Viena iš bendrosios reliatyvumo teorijos prognozių – gravitacinių bangų egzistavimas – kol kas dar nėra pasitvirtinusi, nors tų bangų visaip bandoma ieškota. Tai nebūtinai reiškia, kad prognozė neteisinga, tiesiog tas bangas sudėtinga aptikti, nes jos dažniausiai yra labai silpnos, o tiesioginiam aptikimui reikia labai jautrių prietaisų. Netiesioginiai aptikimo būdai – bangų poveikio kitiems objektams nustatymai – yra produktyvesni; dabar prie tokių paieškų prisijungia dar du radijo bangų teleskopai. Šiais teleskopais bus labai tiksliai stebimi ypatingai greitai besisukantys pulsarai ir ieškoma jų sukimosi spartos pokyčių. Pro pulsarą lekiančios gravitacinės bangos gali šiek tiek pakeisti jo sukimosi greitį: tokių žvaigždžių sukimosi periodas matuojamas milisekundėmis, o pokyčiai – nanosekundėmis. Labai tikslūs stebėjimai leistų nustatyti tokius pokyčius, o iš jų būtų galima apskaičiuoti ir gravitacinių bangų savybes.

***

Štai tiek banguoto kąsnelio. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *