Kąsnelis Visatos CCXX: Skrydis į žvaigždes

Praeitą savaitę paskelbta apie skrydį į Kentauro alfą, sužinojome naujienų apie ledynus Europoje ir apie asteroidus prie Žemės, aptiktos išsirikiavusios juodosios skylės, ir dar daug kitų įdomybių. Kaip visada, dešimt naujienų pristatau žemiau, po kirpsniuku.

 

***

Šūvis į žvaigždes. Neabejotinai įdomiausia savaitės naujiena – organizacija Breakthrough Initiative paskelbė apie projektą Starshot – planus per 20 metų išsiųsti zondą į Kentauro Alfą – artimiausią Saulei kitą žvaigždę. Dabartiniai zondai iki jos keliautų tūkstančius metų, taigi siūlomas projektas būtų didžiulis technologinis šuolis į priekį. Tam kompanija, kurią finansuoja rusas milijardierius Jurijus Milneris (Ю́рий Ми́льнер), o remia Stivenas Hokingas (Stephen Hawking) ir Markas Cukerbergas (Mark Zuckerberg), turės išspręsti daug techninių klausimų. Zondas turėtų būti labai lengvas, nesveriantis net kilogramo, o greitį jam suteiktų galingas lazeris, apšviesiantis šviesos burę. Zondo prototipus ketinama išbandyti misijose Saulės sistemoje, greičiausiai ieškant nežemiškos gyvybės požymių, pavyzdžiui Saturno palydove Encelade. Tikrai bus įdomu sekti, kaip šis projektas vystysis.

Ką gi žinome apie sistemą, į kurią skris Breakthrough projekto zondas? Kentauro Alfa – artimiausia Saulei žvaigždė; ji yra trinarė (viena narė dar vadinama Kentauro Proksima), sistemoje galbūt egzistuoja planeta. Tikėtina, kad planetų ten yra ir ne viena, bet joms aptikti reikia dedikuotų stebėjimų. Gal netrukus sulauksime ir jų. Aišku, galima būtų bandyti iškart keliauti prie žvaigždės, kuri tikrai turi planetų, pavyzdžiui Eridano Epsilon, esančios maždaug pustrečio karto toliau, bet gal geriau pradėti nuo artimesnės kaimynės, nors ir ne tiek daug žadančios.

***

Kosmonautikos jubiliejus. Praėjusią savaitę, tiksliau balandžio 12-ą dieną, buvo minima Kosmonautikos diena. Kodėl būtent tądien? Todėl, kad 1961-aisiais metais būtent balandžio dvyliktąją pirmasis žmogus pakilo į kosmosą. Kaip puikiai žinome, tai buvo Jurijus Gagarinas. Maždaug po mėnesio pasiekimą pakartojo amerikietis Alanas Šepardas (Alan Shepard; beje, jo garbei pavadintas žaidimų serijos Mass Effect pagrindinis veikėjas). Šios sukakties proga galite susipažinti su įvairiais kitais kosminiais rekordais – jauniausiais ir seniausiais, ilgiausiais ir trumpiausiais astronautais, gausiausiais skrydžiais ir panašiai.

***

Savaitės filmukas – apie kitokią galimybę pakilti į kosmosą. Ne raketomis, o liftu. Kas per dalykas yra kosminis keltuvas, kaip jį pastatyti ir kuo tai gali būti naudinga ir pavojinga?

***

72 asteroidai. Saulės sistemoje yra žinoma apie 600 tūkstančių asteroidų. Iš jų apie 10 tūkstančių yra artimi Žemei – jų orbitos priartėja prie Saulės arčiau nei per 1,3 astronominio vieneto (AU; tai yra vidutinis atstumas tarp Saulės ir Žemės, apie 150 milijonų km). Šių objektų stebėjimui ir naujų aptikimui skiriama nemažai dėmesio (nors, mano nuomone, per mažai). Štai praeitą savaitę paskelbti nauji misijos NEOWISE, veikiančios nuo 2013-ųjų metų, duomenys, kuriuose yra užfiksuoti 72 nauji artimi Žemei asteroidai. Atrodo nedaug, palyginus su dešimčia tūkstančių, tačiau turint omeny, kad katastrofą sukelti gali vos vienas didelis asteroidas, atsarga gėdos nedaro. Iš šių 72 asteroidų aštuoni klasifikuojami kaip „galimai pavojingi“, t. y. jų orbitos kerta Žemės orbitą.

***

Europos ledas. Jupiterio palydovą Europą dengia ledo sluoksnis, o po juo yra gal net 100 kilometrų gylio vandenynas. Ledinis paviršius yra nelygus – ledo judėjimas, panašiai kaip tektoninės plokštės Žemėje, sukuria kalnų grandines, griovius ir panašiai. Tačiau kol kas nebuvo žinoma, kaip labai tas ledas juda; skaitmeniniai modeliai nesugebėjo paaiškinti stebimų struktūrų susidarymo. Taigi grupė mokslininkų nusprendė ištirti ledą laboratorijoje – mėginius įvairiai tampė ir gniuždė, taip modeliuodami Jupiterio potvynines jėgas, veikiančias Europą. Paaiškėjo, kad skaitmeniniai modeliai gerokai nuvertino lede išsisklaidančią energiją. Didžioji jos dalis išsisklaido ledo netolygumuose. Taigi Europos ledas yra gerokai šiltesnis ir judresnis, negu manyta anksčiau. Šie nauji rezultatai padės išsiaiškinti, kokie cheminiai procesai vyksta Europos vandenyne ir galbūt nustatyti, ar ten gali egzistuoti gyvybė. Tyrimo rezultatai publikuojami Earth and Planetary Science Letters.

***

Praeitą savaitę ir aš, ir daug kitų naujienų portalų truputį neteisingai pranešė apie vieną tyrimą. Tyrime buvo bandoma nustatyti galimos devintosios Saulės sistemos planetos padėtį, naudojantis zondo Cassini duomenimis. Pasirodo, tie duomenys – tai tiesiog labai tiksli informacija apie įvairių planetų padėtis, o ne apie paties Cassini orbitą. Cassini orbitai devintoji planeta, jei ji egzistuoja, įtakos turi, tačiau ši įtaka pernelyg silpna, kad būtų naudinga bandant nustatyti planetos savybes.

***

Suvalgyta superžemė. Daugelyje kitų planetinių sistemų randamos planetos, esančios gerokai arčiau savo žvaigždės, nei Merkurijus prie Saulės. Tuo tarpu mūsiškėje Saulės sistemoje arčiau nei Merkurijus nėra nieko – nei planetų, nei asteroidų, nei kokių kitų riedulių, kurie galėjo atlikti nuo planetų formavimosi. Kodėl taip yra? Grupė mokslininkų siūlo paaiškinimą – galbūt Saulės sistemoje kadaise buvo dar viena planeta, šiek tiek didesnė už Žemę, o vėliau ji įkrito į Saulę. Planetos formuojasi iš protoplanetinių diskų ir migruoja artyn žvaigždės. Jei hipotetinė planeta (ar netgi planetos) susiformavo gana arti Saulės – arčiau nei Merkurijus – ji galėjo susirinkti visas tame regione esančias disko liekanas, o vėliau numigruoti taip arti Saulės, kad galiausiai į ją įkrito ir išgaravo. Tokiam scenarijui reikalingos gana ypatingos sąlygos – tinkamas disko tankis ir to tankio evoliucija laikui bėgant. Tai paaiškina, kodėl superžemės dydžio egzoplanetos yra labai skirtingų tankių: susiformavusios arti savo žvaigždės yra tankesnės, nes ten nebuvo vandens ledo ir panašių lengvų elementų bei junginių, o atmigravusios iš toliau galėjo formuotis su ledu, todėl jų tankis – mažesnis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pirmoji egzoplaneta. Dauguma egzoplanetų aptinkamos įvairiais netiesioginiais būdais – per poveikį savo žvaigždėms. Vienas iš poveikių matomas ir tada, kai planetos jau nebėra: jei planeta subyra priartėjusi per arti baltosios nykštukės, kurį laiką planetos medžiaga matoma žvaigždės spektre. Tai vadinama baltųjų nykštukių užteršimu. Dabar gana netikėtai paaiškėjo, kad pirmas tokio užteršimo pavyzdys, taigi ir pirmasis netiesioginis egzoplanetos egzistavimo įrodymas, aptiktas dar 1917-aisiais metais. Karnegio observatorijos archyve aptikta stiklinė plokštelė, kurioje užfiksuotas van Maaneno žvaigždės spektras; jame matyti ryškios kalcio, magnio ir geležies linijos, kurių švarios žvaigždės spektre neturėtų būti – stipri gravitacija šiuos elementus įtraukia į žvaigždės gelmes, iš kur jų spinduliuotė neprasiskverbia į paviršių. Prie šios žvaigždės planetų kol kas neaptikta; gali būti, kad jų jau nebėra, bet greičiausiai kažką neilgai trukus pavyks aptikti, nes planetinės sistemos taip greitai (per šimtą metų) neišnyksta. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Voro ūkas. ©NASA, JPL-CalTech, 2MASS

Savaitės paveiksliukas – tiesiog ūkas. Nes jų niekada nebus per daug.

***

Juodųjų skylių atsiradimas. Vienas iš būdų, kaip atsiranda juodosios skylės – neutroninė žvaigždė gali priaugti masės ir kolapsuoti. Jau seniai žinomas sprendinys, nurodantis maksimalią neutroninės žvaigždės masę. Ta masė yra apie tris Saulės mases. Ir tikrai – masyviausios žinomos neutroninės žvaigždės yra kiek mažesnės už šią ribą, mažiausios masės juodosios skylės – kiek masyvesnės. Visgi ta riba žinoma tik apytikriai: sprendinys priklauso nuo žvaigždės sukimosi bei nuo tikslių neutronų savybių, kurias jie įgyja tokio milžiniško tankio sąlygomis (Saulės masės neutroninės žvaigždės skersmuo yra vos keletas kilometrų). Prisijungdamos masę, neutroninės žvaigždės sukasi vis greičiau, bet nustatyti masės ir sukimosi ryšį bei maksimalią sukimosi spartą ir ją atitinkančią masę taip pat yra sudėtinga. Naujausiais skaičiavimais atsakymas randamas; mokslininkai pasirėmė naujais matematiniais modeliais, kurie susieja bet kokios žvaigždės sukimosi spartą su pusiausvyros konfigūracijos detalėmis, nepriklausomai nuo sudarančios medžiagos kvantinių savybių. Taip jiems pavyko nustatyti, kad net ir sparčiausiai besisukančios neutroninės žvaigždės neturėtų būti masyvesnės nei 3,5 Saulės masės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Netikėtos žvaigždės. Galaktikoje egzistuoja bent kelios dešimtys hipergreitų žvaigždžių; jų greitis viršija 500 km/s – tai yra greitis, reikalingas pabėgti iš Paukščių Tako. Dauguma tokių žvaigždžių keliauja iš Galaktikos centro, kur jas įgreitino dvinarės žvaigždės pralėkimas pro supermasyvią juodąją skylę. Tačiau dabar atrasta dvinarė sistema, lekianti tolyn iš Galaktikos, kurios orbita nekerta Galaktikos centro. Tai reiškia, kad ši sistema pagreitėjo ne dėl juodosios skylės poveikio (be to, tas poveikis išardytų dvinarę). Gali būti, kad žvaigždę išmetė supernovos sprogimas trinarėje žvaigždėje, arba keleto žvaigždžių labai artimas kontaktas. Turint omeny, kokios retos šios žvaigždės, tai gali būti labai menkai tikėtinas procesas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Išsirikiavusios juodosios skylės. Supermasyvios juodosios skylės galaktikų centruose kartais išmeta čiurkšles. Čiurkšlė išsidriekia labai toli, tad ir matoma gali būti iš labai toli. O čiurkšlės kryptis parodo, kuria kryptimi sukasi pati juodoji skylė ir aplink ją esanti medžiaga. Taigi astronomai, stebėdami daugybės galaktikų čiurkšles, gali nustatyti ir juodųjų skylių sukimosi kryptis. Dabar viename erdvės regione, iš kurio šviesa mūsų link keliavo apie septynis milijardus metų, aptiktos 65 čiurkšlės, kurių kryptys beveik tiksliai sutampa tarpusavyje. Galaktikos, iš kurių čiurkšlės sklinda, užima maždaug 20 megaparsekų skersmens sritį (palyginimui mus nuo artimiausios didelės galaktikos Andromedos skiria apie pusę megaparseko), taigi jos neturėtų būti fiziškai susijusios. Gali būti, kad čiurkšlių krypčių vienodumas žymi pirmykščio medžiagos pasiskirstymo, iš kurio tos galaktikos vėliau susiformavo, vienodumą. Tai nebūtų pirmas panašus atvejis, tačiau vis tiek netikėta aptikti tokio dydžio regione pasklidusias, atrodytų, kažkaip susijusias galaktikas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Nevienodas plėtimasis. Visata plečiasi, ir plečiasi greitėdama – šitai žinome, atitinkamai, jau daugiau nei šimtą ir daugiau nei penkiolika metų. Bet tiksli plėtimosi istorija vis dar neaiški: išmatuoti, kaip Visata plečiasi, nelengva, kai negalime pažiūrėti į ją iš šalies. Dabar grupė mokslininkų, pasinaudodami Hablo teleskopo duomenimis, apskaičiavo plėtimąsi nusakančios Hablo konstantos vertę. Ji parodo, kaip sparčiai tolsta nuo mūsų galaktikos, esančios santykinai netoli – iki kelių šimtų megaparsekų atstumo (palyginimui regimosios Visatos dydis yra apie 15 gigaparsekų). Apskaičiuotoji vertė – 73 km/s vienam megaparsekui; padauginę ją iš atstumo, gauname judėjimo greitį. Ši vertė yra 8% didesnė, nei apskaičiuota iš kosmologinių parametrų, nustatytų teleskopo Planko stebėjimais. Toks neatitikimas gali reikšti nemenkas klaidas duomenų apdorojime ir interpretacijoje, arba žymėti kažkokią fundamentalią dar neišaiškintą Visatos plėtimosi savybę. Pavyzdžiui, gali būti, kad Visatos plėtimąsi spartinanti tamsioji energija ne visada buvo vienodo stiprumo – praeityje silpnesnė, nei dabar. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek pririnkau naujienų šią savaitę. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

15 comments

  1. Jo, žmonės Marse, skrydis į žvaigždes — labai norėtųsi šito sulaukti. Nu ir kokia nežemiška bakterija būtų visai neblogai. Lieka tik nepersivalgyti ir aktyviai sportuoti...

    Šitągi, apie juodąsias skyles. Na, viduryje yra singuliarumas. O kas yra taip nelabai toli nuo to vidurio? Kas ten per kvarkų sriuba ar koks kitas velnias?

    1. Apie juodąsias skyles, kaip suprantu, įvairūs modeliai/teorijos teigia nevienodai. Pagal paprastą bendrąją reliatyvumo teoriją, ten neturėtų būti nieko neįprasto. Ir įvykių horizontas neturėtų būti kažkas lokaliai keisto - stebėtojas jį pralėkti galėtų net nepastebėdamas, kad jau kerta kažkokią ribą. Dar ten gali būti į juodąją skylę krentančios medžiagos, nes kirtusi horizontą ji toliau krenta singuliarumo link.

    2. Iš kur žinai kad viduj yra singuliariumas? Man tai panašu kad vidus yra laikas bet ne erdvė. Centrinį tašką galima būtų pavadinti 0-niu laiku kai BH tik susiformavo. Visa kita niekada nepasieks centro, nes laiku atgal keliauti neįmanoma.

        1. cia 2D erdvė lenkta, sakykim nupaišom trečią ašį, Y direction, rodančią į viršų, čia būtų stebėtojo išorėje judėjimo kryptis 2+1 spacetime, sakykim ta skylė visą amžinybę tiesiog sėdi ir nieko nedaro, padarom projekciją, pažiūrim per laiko ašį iš viršaus kaip ji atrodo, o geras, popieriaus lape skylė iškirpa. Jei ta BH mažėtų laikui bėgant, dėl spinduliuotės (didelis jei Hawking teisus) tai BH gylis būtų laikas per kurį BH viską išspinduliuos. Nors šiaip jos yra linkę augti greičiau nei mažėti. tai jau greičiau į kitą pusę išsiverčia. o kad visai išsiverstų turėtų gana greitai augt pradėt, kas teoriškai įmanoma nes masė=r, o šiaip aplinkui žvaigždžių ir visa kita yra masė^3=r.

        2. Ta duobė begalinio gylio.

          Ten erdvė pasikreipia taip, kad ateities kūgis visada nukreiptas artyn juodosios skylės centro. Taigi taip, galima sakyti, kad juodosios skylės singuliarumas yra stebėtojo ateityje, jei tą turėjai omeny, šnekėdamas apie "vidus yra laikas, o ne erdvė".

          Singuliarumas matematinėse išraiškose egzistuoja - R=0. Ar ten yra fizinis singuliarumas, ar kažkas sustabdo kolapsą iki nulinių matmenų - nežinau.

          1. Na taip rodo link jo, tačiau objektai įskaitant šviesą, visada yra erdvėje, ir iš jos ištrūkti negali, o viduje erdvės paprasčiausiai nėra. Kas keisčiausia kad BH paviršius yra plokščias.

            1. "viduje erdvės paprasčiausiai nėra"

              Kodėl taip manai? Ir šiaip, esmė ne erdvė, o erdvėlaikis. Jis egzistuoja abiejose įvykių horizonto pusėse, abiejose pusėse turi keturis matmenis, taigi nematau problemų nei šviesai, nei kam nors kitam judėti.

              "Kas keisčiausia kad BH paviršius yra plokščias."

              Vėlgi, kodėl taip manai? Arba tiksliau - kokioje čia koordinačių sistemoje?

  2. Jei zondas nuskristų iki Kentauro Alfos, kokiu būdu jis atiduotų duomenis į žemę? Ar jau egzistuoja kažkokia technologija kuri gali siųsti signalą kelis šviesmečius ir tilpti į 1 kg zondą?

  3. Įdomu, kodėl planai apie tarpžvaigždinį nano-zondą sukurti tiktai dabar, ar anksčiau nebuvo galimybės suorganizuoti tokią misiją dėl primityvios elektronikos? Tiesą sakant aš dar prieš kokius penkerius metus mąsčiau, kodėl gi nepasiuntus mikroskopinio zondo į tarpžvaigdinę kelionę, jeigu nėra galimybės konvecinius aparatus įgreitinti iki realiavitistinių greičių, bet paskui supratau, kad pasiekus sakykim 0,2c nebus kaip to zondo sustabdyti atvykus. Tačiau, kaip matau šiandien, paskelbus apie misijos planą, niekas apie tai nekalba, taigi klausimas --- kaip jie planuoja sustabdyti nano-zondą atvykus į kitos žvaigždės sistemą?

    1. Geras klausimas, negirdėjau nieko apie tai, kaip jį žada stabdyti. O gal ir nebandys - panašiai kaip New Horizons pro Plutoną pralėkė nesustodamas, taip ir šitas zondas pralėks pro Kentauro alfą, padarys pakeliui visokių nuotraukų ir nuskris toliau.

      Dėl to, kodėl misija planuojama tik dabar, atsakymas gana aiškus: miniatiūrizavimas. Anksčiau tikrai nebuvo šansų sukišti pakankamai elektronikos į pakankamai mažos masės zondą. Dabar tą padaryti jau darosi įmanoma, per dešimtmetį gal pasidarys ir visai realu.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *