Kąsnelis Visatos CCVI: Akmenys ir ledai

Baigėsi šventės, visi po truputį grįžta prie darbų. Astronomams, ypač Amerikoje, sausio pradžia būna ypatingai darbinga, nes tada vyksta Amerikos astronomų sąjungos (AAS) susitikimas. Ir šįkart iš jo turiu jums keletą naujienų. Ir ne tik iš jo – po kirpsniuku rasite žinių apie pelėsį Tarptautinėje kosminėje stotyje, naujus atradimus Plutone, žvaigždžių magnetinius laukus ir taip toliau.

***

2015-ųjų analema Italijoje. ©Giuseppe Petricca

Analema – tai Saulės kelio nuotrauka, sudaryta iš Saulės padėčių tuo pačiu dienos metu, matomų iš tos pačios vietos. Žemėje analema yra aštuoniukės formos; nors tiksli išvaizda šiek tiek skiriasi priklausomai nuo vietos ir paros meto. Ši analema fotografuota Italijoje vidurdieniais, 32 kartus per metus.

***

Planetinė gynyba. NASA paskelbė apie Planetinės gynybos koordinavimo tarnybos (Planetary Defence Coordination Office) sukūrimą. Po šiuo skambiu pavadinimu slepiasi grupė žmonių, kurie bus atsakingi už visus potencialiai Žemei pavojingų asteroidų ir kometų paieškos projektus bei koordinuos tarpžinybinius ir tarpvalstybinius projektus, skirtus reaguoti į galimus pavojus. Šių metų NASA biudžete 50 milijonų dolerių skirta artimų Žemei objektų paieškai ir charakterizavimui. Šios grupės sukūrimas – bendro gynybos nuo kosminių pavojų projekto dalis.

***

Supelijusios gėlės. Tarptautinėje kosminėje stotyje daromi bandymai su įvairiais augalais; tarp jų yra šešios gėlės gvaizdūnės (angl. zinnia). Praeitų metų pabaigoje ant keturių iš jų aptikti augantys pelėsiai. Iš kur jie atsirado – neaišku, taip pat neaišku ir kokios konkrečiai pelėsinės kultūros tai yra. Gvaizdūnių auginimas yra projekto Veggie dalis, kurio metu jau buvo išaugintos ir pernai rugpjūtį nuskintos salotos. Gvaizdūnes apnikusio pelėsio mėginiai surinkti ir paruošti išgabenimui į Žemę, kai tik bus tam galimybė; taip pat į Žemę keliaus ir numirusių augalų pavyzdžiai. TKS misijos vadovas Skotas Keli (Scott Kelly) likusius augalus, atrodo, išgelbėjo, kaip koks marsietis. Šis eksperimentas kaip tik ir yra pasirengimo misijoms į Marsą dalis; kadangi augalus Marse astronautams reikės išsiauginti patiems, šie eksperimentai leidžia įgyti būtinų tam žinių.

***

Mėnulio akmuo. Išanalizavę Kinijos zondo Yutu, prieš dvejus metus nusileidusio Mėnulyje, duomenis, mokslininkai aptiko naujo tipo uolieną. Ši uoliena yra bazaltinė, kaip ir dauguma kitų Mėnulio paviršiuje, tačiau joje yra daug titano dioksido ir mineralo olivino. Ankstesni Mėnulio uolienų mėginiai, kuriuos pargabeno Apollo astronautai ar tyrė sovietų Luna misijos, buvo 3-4 milijardų metų amžiaus, o Yutu nusileido vietoje, kurios paviršius santykinai jaunas, bent jau jaunesnis nei 3 milijardai metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sutrūkinėjęs krateris. Marso apžvalgos zondas (MRO) pernai nufotografavo kraterį, kurio paviršius atrodo kaip suskeldėjusi išdžiūvusi bala. Kraterio paviršius susiformavo per daugybę šalimo/šilimo ciklų, kurių metu tai sustingdavo, tai sublimuodavo (išgaruodavo) sausas ledas – anglies dvideginis. Toks procesas vyksta daug kur Marse, bet anksčiau nebuvo pavykę užfiksuoti tokių akivaizdžių jo požymių. Šioje nuotraukoje matoma struktūra yra fraktališka ir atrodo susidedanti iš koncentrinių apskritimų – taip yra dėl kraterio sienų poveikio, kurios stabdo paviršiaus trūkinėjimą.

Tuo tarpu praeitą savaitę suėjo 12 metų nuo marsaeigio Spirit darbo Raudonojoje planetoje pradžios. 2004-ųjų sausio 3-ą dieną nusileidęs Gusevo krateryje, Spirit turėjo dirbti vos 90 dienų, bet išgyveno ilgiau nei šešerius metus. Jo porininkas Opportunity, nusileidęs tų pačių metų sausio 25-ą dieną, kol kas vis dar veikia.

***

Kintantis Plutonas. Naujausiose New Horizons atsiųstose nuotraukose matyti įrodymai, kad Plutono paviršius nuolatos keičiasi. Sputniko lygumoje yra daugybė šiurkščių daugiakampių, kuriuose riboja lygesnės linijos. Dabar aptikta tokios ribos liekana – X formos lygi žymė, kuri greičiausiai kažkada buvo dviejų ilgų linijų sankirta. Tai, kad linijų dabar nebematyti, leidžia spręsti, kad bent jau Sputniko lygumos paviršius nuolatos kinta. Kitimą sukelia planetos vidaus šiluma – giliau esantys sluoksniai pašildomi plečiasi ir kyla į paviršių, o viršutiniai nusėda gilyn, panašiai kaip burbulai lavos lempoje. Tamsus objektas, matomas toje pačioje nuotraukoje šiek tiek aukščiau ir kairiau X-o, greičiausiai yra vandens ledo ledkalnis.

Kitose nuotraukose matyti du kalnai – Raito (Wright) ir Pikardo (Piccard), kurie atrodo labai panašiai į ugnikalnius Žemėje. Jų viršūnėse yra įdubos, panašios į ugnikalnių kraterius, o šlaituose matyti tarsi senų tėkmių liekanos. Kas galėjo veržtis iš šių kalnų? Greičiausiai vanduo arba netgi minkštas, pusiau išsilydęs, vandens ledas, sumišęs su azotu, amoniaku ar metanu.

***

Magnetiškos milžinės. Daugybės raudonųjų milžinių, masyvesnių už Saulę, branduoliuose yra milžiniško stiprumo magnetiniai laukai. Šie magnetiniai laukai neišeina už žvaigždės ribų ir net nepasiekia jos išorinių sluoksnių, todėl tiesiogiai stebėti jų poveikio plazmos judėjimui neišeina. Bet astroseismologija – žvaigždžių virpesių tyrimas – leidžia nustatyti žvaigždžių vidines savybes, tarp jų ir magnetinio lauko stiprį, mat stiprus magnetinis laukas silpnina kai kuriuos virpesių tipus. Keplerio teleskopu aptikti šimtai raudonųjų milžinių, kurių virpesiai atskleidžia viduje esant stiprius magnetinius laukus. Laukų stipris siekia nuo 100 tūkstančių iki 10 milijonų gausų (palyginimui Žemės magnetinio lauko stiprumas yra apie pusę gauso, o ant šaldytuvų kabinami magnetukai turi maždaug 50 gausų stiprumo laukus). Stiprūs magnetiniai laukai aptinkami žvaigždėse, masyvesnėse nei 1,1 Saulės masės, ir kuo žvaigždė masyvesnė, tuo didesnė tikimybė, kad joje yra stiprus magnetinis laukas – 1,5 Saulės masės žvaigždei ta tikimybė siekia jau 50%. Magnetinis laukas žvaigždėje greičiausiai atsiranda dar nepasiekus raudonosios milžinės stadijos, kai centrinėje žvaigždės dalyje vyksta konvekcija (medžiagos maišymasis); vėliau, žvaigždei plečiantis, magnetinis laukas išlieka. Saulės masės ir mažesnės žvaigždės centre konvekcinės zonos neturi, taigi stiprūs magnetiniai laukai jose nesiformuoja. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Prisikėlęs Kepleris. Prieš daugiau nei dvejus metus suktuko gedimas išvedė iš rikiuotės planetas gaudantį teleskopą Keplerį. Nebeveikiant sistemai, užtikrinančiai nekintančią teleskopo orientaciją erdvėje, Kepleris nebegalėjo žiūrėti visą laiką į tą patį dangaus tašką. Tačiau netrukus jam sugalvota kitokia misija – apjungus dar veikiančią orientavimosi sistemos dalį ir Saulės vėjo kuriamą slėgį, tapo įmanoma išlaikyti teleskopą žiūrintį į vieną tašką maždaug 90 dienų intervalais; po šio laiko tarpo tenka pasisukti ir žiūrėti kitur. Ši misija – K2 – jau atnešė daugiau nei šimtą naujų egzoplanetų. Planuojant misiją buvo tikimasi kelių tuzinų, gal net kelių šimtų, planetų, taigi galima sakyti, kad tikslas jau pasiektas. Apskritai nuo 2014-ųjų gegužės stebėjimai buvo vykdomi 400 dienų, per kuriuos stebėta daugiau nei 60 tūkstančių žvaigždžių ir aptikti 7000 signalų, panašūs į tranzitus. Dauguma jų buvo klaidingi, bet virš šimto tolesniais stebėjimais patvirtinti kaip planetos.

***

Savaitės filmukas – trumpas pasakojimas apie kol kas dar tik gaminamą egzoplanetų tyrimų teleskopą TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Kitų metų rugpjūtį jis turėtų išskristi į kosmosą, iš kur, panašiai kaip Kepleris, ieškos tranzituojančių planetų ir jas tyrinės.

[tentblogger-youtube UGvZ6-bM3pQ]

***

Gyvybingumo keistenybės. Kokių sąlygų reikia Visatoje, kad joje galėtų egzistuoti gyvybė? Apie tai daug diskutuojama, kai kurie dalykai atrodo akivaizdūs (pavyzdžiui, sunkesnių už helį elementų egzistavimas), bet vis atsiranda naujų pastebėjimų. Dabar pasiūlytas dar vienas ribojantis efektas: Visatos dydis ir energingų procesų dažnumas. Ankstyvoje Visatoje sparčiau formavosi žvaigždės ir dažniau sproginėjo supernovos, buvo daugiau aktyvių galaktikų branduolių ir jų energingos spinduliuotės. Visa tai gali kažkiek padėti gyvybei, ypač ankstyvai, sparčiau evoliucionuoti, bet jei energingos spinduliuotės kosmose per daug, planetos gali būti efektyviai sterilizuojamos ir gyvybė, vos užsimezgusi, išnyktų, arba nespėtų net užsimegzti. Taigi gali būti, kad gyvybė atsirasti gerokai anksčiau, nei atsirado Žemėje, ir negalėjo. Aišku, „gerokai“ yra kosminiais masteliais šnekant – milijardas metų šen ar ten nėra tiek jau daug, palyginus su Visatos amžiumi.

Iš kitos pusės, sąlygos kamuolinio spiečiaus viduje gali ne tik kad netrukdyti gyvybei atsirasti, bet net paspartinti jos vystymąsi. Nors ten yra daug energingos spinduliuotės, o šalia esančios žvaigždės gali destabilizuoti planetų orbitas, visgi išlikusiose planetose gyvybė vystytis turbūt galėtų. O tada jau arti esančios kitos planetinės sistemos tampa naudingos – panspermija leistų gyvybei paplisti visame spiečiuje, o vėliau, atsiradus technologinei civilizacijai, būtų žymiai lengviau žengti pirmus žingsnius kitų žvaigždžių link, nei mums. Galbūt netgi aptikti protingas civilizacijas pavyktų pagal jų siunčiamus signalus tarp kamuolinio spiečiaus žvaigždžių.

Kaip gi ieškosime gyvybės požymių egzoplanetose? Kol kas paieškos apsiriboja bandymu rasti daug deguonies ar metano, nors šių dujų egzistavimas visai nebūtinai reiškia, kad yra gyvybės. Kitokių dujų ar junginių egzistavimas irgi negali vienareikšmiškai įrodyti gyvybės egzistavimą, bet visokie biopėdsakai tam tikrai būtų naudingi. Taigi grupė egzoplanetų medžiotojų sudarė 10 tūkstančių junginių sąrašą, kuris turėtų padėti ateityje tiriant egzoplanetų atmosferas. Kaip iš šių junginių kiekių išsiaiškinsime, ar ten yra gyvybės, dar neaišku, bet tokius modelius sukurti laiko dar yra.

***

Neprarytas debesis. Prieš daugiau nei dešimtmetį Galaktikos centre aptiktas dujų debesėlis, pažymėtas G2. 2011-aisiais apie jį pradėta kalbėti daugiau, nes išmatavus orbitą pasirodė, kad jis turėtų pralėkti labai arti centrinės supermasyvios juodosios skylės (Šaulio A*). 2013 m. pabaigoje debesis pralėkė arčiausiai Šaulio A*, bet, priešingai nei tikėtasi, nesuiro ir nebuvo prarytas, o nulėkė toliau. Kodėl taip yra ir kodėl debesies orbitos nustatymas buvo ne visai tikslus? Greičiausiai todėl, kad neįvertinta debesies sąveika su dujomis aplink juodąją skylę. Šių dujų savybės nėra gerai žinomos, nes arti juodosios skylės nėra objektų, kurie sąveikautų su dujomis. Bet to paties G2 ir panašia orbita judančio debesies G1 judėjimas gali būti panaudotas dujų savybių nustatymui. Tą ir padarė pora mokslininkų. Sumodeliavę debesų orbitų evoliuciją, jiems sąveikaujant su aplinkos dujomis, jie nustatė, kad dujos greičiausiai yra išsidėsčiusios ne sferiškai simetriškai, o labai storu žiedu, kurio ašis sutampa su nedidele čiurkšle, stebima prie Šaulio A*, ir didesnio mastelio šaltų dujų žiedu, juosiančiu Galaktikos centrą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktikos augimas. Skaitmeniniai modeliai ir daugelio galaktikų stebėjimai jau seniai leidžia spręsti, kad galaktikos dažniausiai auga nuo centro, t. y. centre turėtų būti pačios seniausios žvaigždės. Dabar tokia išvada gauta ir visiškai kitu, tiesioginiu, keliu – išmatuojant daugiau nei 80 tūkstančių žvaigždžių amžių Paukščių Take. Žvaigždės yra raudonosios milžinės: jos pakankamai ryškios, kad matytųsi per visą Galaktiką, be to, šioje fazėje kiekviena žvaigždė praleidžia tik nedidelę gyvenimo dalį, taigi žinant raudonosios milžinės masę, lengva nustatyti ir jos amžių. Pritaikę naują metodologiją žvaigždžių masių nustatymui iš jų spektrų, astronomai sudarė Galaktikos žvaigždžių amžiaus žemėlapį. Iš jo paaiškėjo, kad seniausios žvaigždės – 10-12 milijardų metų amžiaus – yra susitelkusios centrinėje Galaktikos dalyje, o tolstant nuo jos, tipinis žvaigždžių amžius mažėja. Prie Saulės dauguma žvaigždžių yra 3-6 mlrd. metų amžiaus, o pakraščiuose – dar jaunesnės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek kąsnelio šį kartą. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

4 comments

    1. Visiškai ne rimtai, man tiesiog kažkurioje vietoje tarp smegenų ir klaviatūros „mlrd.“ susipainiojo su „mln.“. Dabar jau pataisiau.

  1. Sveiki, kilo klausymas: jei visatoje galioje realiatyvumas ir prie masyvesnių objektų laikas eina lėčiau, tai taip išeitu, kad gyvenantys galaktikoje visas evoliucinis procesas vyksta ilgiau, o kuo arčiau galaktikos centro tuo laikas lesčiau eina. Ar šis laiko tėkmes skirtumas gali daryti kokią nors įtaką fizikiniams procesams? Ar tai yra nagrinėta?

    1. Taip, toks reiškinys egzistuoja ir jį galima pastebėti – šviesa, ateinanti iš masyvesnių galaktikų centrų, yra raudonesnė, nei ateinanti iš mažesnės masės galaktikų (tai vadinama gravitaciniu raudonuoju poslinkiu). Bet laiko skirtumas tarp galaktikos pakraščio ir vidurio paprastai yra toks nedidelis, kad fizikiniams procesams įtakos praktiškai nėra. Įvertinti šį skirtumą galima apytikre formule: delta(t)/t ~ v_pab^2/c^2, kur delta(t) yra laiko skirtumas, t – laiko tarpas, v_pab – pabėgimo greitis iš nagrinėjamos vietos, c – šviesos greitis. Kol pabėgimo greitis nesiekia dešimtosios šviesos greičio dalies, tol laiko skirtumas nesiekia net vieno procento; o dešimtąją šviesos greičio dalį pabėgimo greitis pasiekia tik labai arti juodosios skylės.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *