Kąsnelis Visatos CLXVIII: Nušvitusios juodumos

Praėjusią savaitę SpaceX nepavyko saugiai nutūpdyti raketos, Aušrai pavyko apfotografuoti Cererą, o astronomams pavyko išmatuoti magnetinį lauką prie tolimos juodosios skylės. Ir dar kitokių įdomių dalykų įvyko kosmoso tyrimų ir astronomijos pasaulyje. Taigi žiūrėkite po kirpsniuku ir skaitykite platesnę apžvalgą.

***

Nusileisti nepavyko. Antradienį SpaceX į Tarptautinę kosminę stotį eilinį kartą išsiuntė atsargų pilną Dragon kapsulę (beje, joje buvo pirmasis mikrogravitacijos sąlygoms pritaikytas kavos aparatas), o raketą-nešėją antrą kartą bandė nutupdyti ant plaukiojančios platformos. Deja, ir vėl nepavyko. Kaip ir pirmą kartą, raketa nusileido per greitai, apgadino platformą ir subyrėjo į šipulius. Na, bet gal trečias kartas nemeluos. O nesėkmingas nusileidimas buvo ir nufilmuotas, jį pažiūrėti galite čia.

Bene pagrindinė SpaceX konkurentė United Launch Alliance pristatė savo daugkartinio naudojimo raketos modelį. Raketa Vulcan bus galingesnė ir patikimesnė už dabar kompanijos naudojamas Delta ir Atlas raketas, o viena iš jos naujovių – galimybė panaudotą raketą pagauti ore ir grąžinti į Žemę. Tiesa, grąžinama būtų ne visa raketa, o tik jos varikliai. Jie turės karščio skydus, kurie leis nepažeistiems nukristi arti paviršiaus, tada varikliai būtų sulėtinami ir juos pagautų specialiai tam paruošti dronai. Tai sumažintų raketos kainą net 90%. Planuojama, kad raketa bus pradėta naudoti 2019-aisiais.

***

Suvalgytas merkurijus. Daugeliui turėtų būti žinoma, kad Žemė savo jaunystėje susidūrė su maždaug Marso dydžio objektu; iš medžiagos, išlėkusios to smūgio metu, susiformavo Mėnulis. Tačiau tai buvo ne vienintelis panašus susidūrimas. Nauji tyrimai rodo, kad dar anksčiau besiformuojanti Žemė suvalgė maždaug Merkurijaus dydžio protoplanetą. Tokį istorijos posūkį mokslininkai prognozuoja remdamiesi eksperimentais, rodančiais įvairių cheminių elementų sąveikas esant aukštoms temperatūroms ir dideliems slėgiams. Žemės plutoje randamas gerokai didesnis samario ir neodimio (dviejų cheminių elementų) tarpusavio santykis, nei į Žemę atlekiančiuose asteroiduose, kurie turėtų atitikti ankstyvosios Saulės sistemos cheminę sudėtį. Toks neatitikimas galėtų būti paaiškintas tuo, kad neodimis lengviau nusėdo jaunos Žemės branduolyje, nei samaris, bet nei vienas, nei kitas elementas nereaguoja su geležies sulfidu, kurio daug randama išoriniame branduolyje; taigi abiejų elementų sėdimas į branduolį turėtų būti vienodai neefektyvus. Visgi jei Žemė suvalgė daug sieros turintį kūną – kažką panašaus į Merkurijų – tai palengvintų neodimio sąveiką su geležies sulfidu ir pašalintų dalį jo nuo Žemės paviršiaus. Toks paaiškinimas duoda dar vieną naudingą rezultatą – prarytas „Merkurijus“ pagerintų ir urano sėdimą į Žemės branduolį, o tai padėtų paaiškinti, kaip branduolys galėjo būti pakankamai karštas ir skystas, kad Žemė išlaikytų stiprų magnetinį lauką. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Cereros žemėlapis. Mėnesį pamanevravęs, zondas „Dawn“ pradėjo rimtai fotografuoti ir tyrinėti Cererą. Iš to turime ir gražių paveiksliukų bei filmukų – pavyzdžiui, skrydžio virš planetos šiaurės ašigalio, ir netgi visą planetos cererlapį (žemėlapiu vadinti kažkaip neišeina). Žemėlapyje taip pat matyti ir šviesios dėmės kraterių dugnuose, bet jų kilmė kol kas išlieka paslaptis. Tiesiog nuotraukų raiška dar nepakankama, kad būtų galima nustatyti, kas ten švyti. Įdomu ir tai, kad dviejų ryškiausių dėmių temperatūra nevienoda: viena yra panašios temperatūros, kaip aplinka, o kita – vėsesnė. Tai gali reikšti, kad švytėjimą sukelia skirtingi paviršiaus dariniai.

***

Saturno audros. Kas 20-30 metų Saturne prasideda audra. Per keletą mėnesių audros debesys apjuosia planetą, kartais ties pusiauju, kartais vidutinėse platumose ir trunka keletą metų. Apskritai tokios audros nėra stebėtinas reikalas – jos matomos ir kitose tankias atmosferas turinčiose planetose. Keisčiau yra tai, kad jos vyksta taip retai, o ne nuolatos. Bet dabar, atrodo, išsiaiškinta tokio pasikartojimų retumo priežastis. Tai – paprasčiausias vanduo, kurio molekulės sudaro atskirą Saturno atmosferos sluoksnį ir beveik nesimaišo su aukščiau ir žemiau esančiais. Tai smarkiai sumažina bendrą atmosferos maišymąsi ir neleidžia kilti audroms. Visgi vandens sluoksnis sulėtina šilumos pernašą į viršutinius atmosferos sluoksnius, todėl jie atvėsta ir po poros dešimtmečių pradeda skęsti gilyn. Skendimas sujudina ir žemesnius sluoksnius, prasideda labai smarkus maišymasis, dėl kurio kyla ir didžiulė audra. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Žieduotas asteroidas. Tarp Saturno ir Urano skrajoja toks asteroidas Cheironas, vienas iš kentaurų – asteroidų, kurie turi ir kometoms būdingų savybių. O dabar nustatyta, kad jis turi du žiedus. Anksčiau žiedai buvo aptikti prie kito kentauro Chariklės (beje, įdomus sutapimas – graikų mitologijoje Cheironas ir Chariklė buvo vyras ir žmona). Kaip ir Chariklės atveju, žiedai aptikti stebint, kaip Cheironas užtemdė (okultavo) žvaigždę. Prieš ir po pagrindinės okultacijos pastebėti mažesni žvaigždės šviesio sumažėjimai, atitinkantys dviejų žiedų – 3 ir 7 km pločio – praėjimą per žvaigždės diską. Atradus antrą žieduotą kentaurą galima spręsti, kad žiedai yra dažnas šių asteroidų požymis, taigi žieduotų kūnų Saulės sistemoje yra visai ir nemažai. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Icarus.

***

Plutonas ir Charonas spalvotai. ©NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Savaitės paveiksliukas – pirma spalvota New Horizons daryta Plutono ir Charono nuotrauka. Net ir tokie, vos kelių pikselių dydžio, atvaizdai jau suteikia žinių mokslininkams. Pavyzdžiui, matyti, kad Charonas yra blausesnis už Plutoną; tai greičiausiai reiškia, kad skiriasi jų paviršiaus cheminė sudėtis. Artėjant liepos mėnesiui, nuotraukos vis gerės, o žinių vis daugės.

***

Tolimiausia egzoplaneta. Dauguma žinomų egzoplanetų nuo Žemės nutolusios per tris kiloparsekus ir mažiau. Visgi vienas egzoplanetų aptikimo būdas leidžia jas rasti ir žymiai toliau. Tai – mikrolęšiavimas, kurio metu užfiksuojama planetos gravitacijos sustiprinta tolimos žvaigždės šviesa. Šviesos sustiprėjimas vyksta keletą dienų, kartais – keletą mėnesių, o paskui žvaigždė vėl nublanksta. Iš spinduliuotės sustiprėjimo galima apskaičiuoti lęšiuojančios planetos masę, o jei pavyksta aptikti ir planetos motininę žvaigždę, tada randami ir įvairūs kiti parametrai. Deja, bet motininę žvaigždę pamatyti ne visada pavyksta, nes ji gali būti tiesiog per blausi. Tačiau yra kitas būdas nustatyti atstumą iki planetos: palyginti, kada mikrolęšiavimas prasideda Žemėje ir toli nuo jos. O tai padaryti galima, stebint mikrolęšiavimą su toli skrendančiu kosminiu teleskopu – Spitzer‘iu. Palyginę jo ir Čilėje stovinčio OGLE projekto teleskopo duomenis, mokslininkai nustatė, kad naujai aptikta planeta yra 4 kiloparsekų atstumu, toliau nei bet kuri kita žinoma egzoplaneta. Tai – pirmoji Spitzer‘io mikrolęšiavimu aptikta egzoplaneta, bet vien per šią vasarą tikimasi ištirti apie 120 tokių įvykių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Magnetinė juoduma. Medžiaga prie juodųjų skylių dažnai pasižymi stipriu magnetiniu lauku, kuris ją išmeta tolyn kaip čiurkšles ar sukelia žybsnius. Bet išmatuoti to magnetinio lauko stiprį tiesiogiai yra sudėtinga. Vienas būdas vadinamas Faradėjaus sukimusi: poliarizuota šviesa, judėdama pro magnetizuotas dujas, ima suktis, taigi išmatavus šį sukimąsi galima įvertinti ir lauko stiprį. Seniau tai buvo padaryta keleto parsekų atstumu nuo supermasyvių juodųjų skylių, o dabar pirmą kartą išmatuotas magnetinis laukas supermasyvios juodosios skylės akreciniame diske. Tolimame kvazare PKS 1830-211 esančią supermasyvią juodąją skylę supa magnetinis laukas, kurio stipris siekia dešimt gausų ir daugiau (palyginimui, Žemės paviršiuje magnetinio lauko stipris tėra 0,25-0,65 gauso). Šis atradimas gali padėti išaiškinti, kaip kyla aktyvių galaktikų branduolių čiurkšlės. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Gal kada esate girdėję ką nors (gal net mane) sakant, kad juodosios skylės gali išgaruoti. Bet juk iš juodųjų skylių niekas negali ištrūkti? Tai kaip čia dabar yra, kad niekas neištrūksta, bet jos visgi išgaruoja? Pasirodo, ištrūkti greičiausiai gali, bet nelabai paprastai. O truputį detaliau – savaitės filmuke:

[tentblogger-youtube MJb6colKwzo]

***

Tamsybių pasiskirstymas. Teoriniai ir skaitmeniniai modeliai jau seniai prognozuoja, kad galaktikos formuojasi ten, kur yra daug tamsiosios medžiagos. Visgi stebėjimais šį teiginį patikrinti gana sudėtinga, nes sunku aptikti tamsiosios medžiagos telkinius. Dabar tą pavyko padaryti, stebint daugybės galaktikų iškreipimus dėl gravitacinio lęšiavimo. Tamsiosios energijos apžvalgos (Dark Energy Survey) tyrėjų grupė pristatė didžiausią tamsiosios medžiagos pasiskirstymo žemėlapį, iš kurio matyti, kad galaktikų spiečiai ir grupės atitinka tamsiosios medžiagos telkinius, o tamsiosios medžiagos tuštumos – galaktikų stokojančias erdvės dalis. Taip pat matyti, kad tamsioji medžiaga išsidėsčiusi juostomis, kurios taip pat jau seniai randamos skaitmeniniuose modeliuose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsybių sąveika. Vos prieš kelias savaites rašiau apie tyrimą, kuriuo nustatyta, jog tamsiosios medžiagos dalelės tarpusavyje greičiausiai sąveikauja labai silpnai. O štai dabar pristatau priešingai teigiančius rezultatus. Ištyrę tamsiosios medžiagos darinių judėjimą galaktikų spiečiuje Abell 3827, mokslininkai nustatė, kad vienas toks telkinys juda lėčiau, nei jo galaktika, o tai yra lėčiau, nei būtų galima tikėtis, jei su aplinka jis sąveikautų vien gravitaciškai. Neatitikimą galima paaiškinti, jei tamsioji medžiaga tarpusavyje sąveikauja ir kitaip, t.y. telkinį stabdo tam tikra pasipriešinimo jėga. Tiesa, paaiškinimų gali būti ir kitokių. Bet net jei tamsiosios medžiagos tarpusavio sąveikos paaiškinimas yra teisingas, tai neprieštarauja anksčiau minėtiems silpnos sąveikos rezultatams, nes čia gaunamas sąveikos skerspjūvio plotas yra $$10^{-4}$$ cm$$^2$$/g eilės dydžio, gerokai mažesnis nei 0,1 cm$$^2$$/g viršutinė riba, atrasta ankstesniame darbe. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Mirštančios galaktikos. Šiuo metu masyvios galaktikos žvaigždes formuoja labai lėtai. Prieš dešimt milijardų metų panašios galaktikos žvaigždes formavo gana greitai. Kažkada per pastaruosius dešimt milijardų metų žvaigždėdara jose sustojo, o naujas tyrimas turėtų padėti atsakyti, kaip tas įvyko. Ištyrę 22 tolimas elipsines galaktikas mokslininkai nustatė, kad jose žvaigždėdara lėtėjo pirmiausiai centre, o paskui pakraščiuose. Be to, centre ji sustojo per mažiau nei milijardą metų, o išorinėse dalyse tam prireikė net trijų milijardų. Paaiškinti tokį sustojimą galima dviem būdais – arba medžiagą iš galaktikos išpūtė aktyvus branduolys, arba žvaigždės pačios suvalgė visą jų gamybai tinkamą medžiagą. Kuris atsakymas teisingesnis, kol kas nežinia. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tai tiek šios savaitės kąsnelio. Kaip visada, klausimai ir komentarai labai laukiami.

Laiqualasse

2 comments

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *