Kaip pamatyti juodąsias skyles? Kaip patikrinti gravitacijos modelius? Kaip aptikti egzoplanetas? Į visus šiuos klausimus atsakyti padeda gravitaciniai lęšiai. Šios ir kitos naujienos, kaip įprasta, po kirpsniuku. O jei perskaitę galvojate, kad naujienos patinka ir norite jų matyti daugiau, galite paremti Konstantą Patreon platformoje.

***

Sulėtėjusi Saulė. Mūsų Saulė aplink savo ašį sukasi maždaug vieną kartą per 25 paras. Tiesa, netolygiai – arti pusiaujo esantys regionai juda greičiau, nei esantys prie ašigalių. Prieš maždaug dešimt metų paaiškėjo ir tai, kad viršutiniai Saulės sluoksniai sukasi lėčiau, nei esantys žemiau jų. Tokio skirtumo kol kas nepavyko paaiškinti, bet dabar nauji stebėjimai pakišo idėją – pasirodo, Saulę stabdo jos išspinduliuojami fotonai. Kiekvienas fotonas, palikdamas Saulę, išsineša šiek tiek energijos, o su ja – ir judesio kiekio bei, kas ypatingai svarbu, judesio kiekio momento – šis dydis nurodo, kiek sistema turi sukimosi energijos. Išspinduliavęs fotoną viršutinis Saulės sluoksnis netenka trupučio judesio kiekio momento ir sulėtėja. Naujausi stebėjimai, kuriais remdamiesi mokslininkai pasiūlė tokį paaiškinimą, rodo, kad dar labiau sulėtėja pats Saulės fotosferos viršus, kuriame spinduliuotė atsiskiria nuo medžiagos. Per Saulės amžių išspinduliuoti fotonai išsinešė tiek judesio kiekio momento, kiek jo trūksta viršutiniams Saulės sluoksniams – šis sutapimas paremia hipotezę, nors jos ir neįrodo. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gyvybė Marse. Gyvybės egzistavimas Raudonojoje planetoje yra vis dar neatsakytas klausimas, tačiau jau tvirtai žinoma, kad kadaise ten buvo gyvybės egzistavimui tinkamos sąlygos. Štai Gale krateryje, kuriame važinėja Smalsiukas, gyvybė galėjo egzistuoti net šimtus milijonų metų. Curiosity išanalizavo uolienas, kurios šiuo metu yra nevienodame aukštyje virš vidutinio Marso paviršiaus, iš viso aprėpdamas 200 metrų intervalą, kuris atitinka šimtų milijonų metų skirtumą tarp uolienų atsiradimo laiko. Paaiškėjo, kad visą tą laiką Gale krateryje buvo vandens ar bent jau drėgmės. Įvairių mineralų gausos skirtumai rodo, kad iš pradžių vanduo krateryje buvo gana gėlas, vėliau tapo kiek rūgštesnis, dar vėliau – sūresnis, bet visos sąlygos gyvybei iš principo tiko. Be to, visuose sluoksniuose aptikta organinių medžiagų. Jos visai nebūtinai yra gyvybės pėdsakai, tačiau galėjo būti naudingos senovinei gyvybei, taip pat bus naudingos ateities kolonistams.

***

Cereros ledas. Cerera, didžiausias Asteroidų žiedo kūnas, yra mažytė, palyginus su planetomis. Tačiau jos tyrimai, nuo 2015-ųjų kovo vykdomi zondu Dawn, nesiliauja stebinę. Štai praeitą savaitę pranešta, kad nykštukinėje planetoje, visai negiliai po paviršiumi, yra daug vandens ledo. Tokia išvada gauta išnagrinėjus Cereros paviršiuje esančių darinių spektrus – paaiškėjo, kad daugelis paviršiaus uolienų turi labai daug vandenilio, kuris ten gali atsirasti, jei jos kažkada sąveikavo su vandeniu arba ledu; kitokiais procesais tokį vandenilio kiekį paaiškinti sunku. Be to, gali būti, kad kurį laiką Cereroje buvo daug skysto vandens – šiuo evoliucijos laikotarpiu galėjo atsiskirti jos kietas branduolys ir skystas paviršius, o tada, paviršiui suledėjus, išryškėjo ir cheminės sudėties skirtumai, dabar pasireiškiantys paviršiaus uolienose. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

Kitame tyrime nustatyta, kad Cerera turi kraterių, kurių dugno niekada neapšviečia Saulė. Anksčiau tokie krateriai aptikti Mėnulyje ir Merkurijuje, o jų dugnuose rasta vandens ledo. Taip pat vandens ledo rasta ir dešimtyje iš daugiau nei 600 Cereros tamsiųjų kraterių. Tai, kad ledo turi tokia maža kraterių dalis, yra keista; gali būti, kad kituose vandens ledo nematyti dėl dengiančio dulkių sluoksnio, arba Cereros ašies posvyrio kampas kartais pakinta ir kraterių dugną pasiekia Saulės šviesa, kuri vandenį greitai išgarina. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Savaitės paveiksliukas – Jupiterio nuotrauka, atsiųsta Juno zondo. Dešinėje jos pusėje matomas didelis baltas ovalas – vienas iš šiuo metu matomų aštuonių panašių sūkurių, besisukančių daugmaž vienoje juostoje planetos pietiniame pusrutulyje. Sūkuriai stebimi nuo 1986-ųjų metų, jų skaičius kinta nuo šešių iki devynių.

***

Proksimos žybsniai. Egzoplaneta Proksima b yra labai arti savo žvaigždės Kentauro Proksimos. Panašių egzoplanetų žinoma ir daugiau. Žvaigždžių žybsniai gali reikšmingai paveikti jų atmosferas ir netgi paviršių, sumažinti tinkamumą gyvybei. Nauja analize norėta išsiaiškinti, kokio stiprumo yra šis poveikis. Nors žybsnių ir poveikių įvairovė didžiulė, vidutiniškai į Žemę panašios egzoplanetos, esančios arti žvaigždžių, turėtų dažnai patirti žybsnius, kurie gali sukelti masinius gyvybės išnykimus (bent jau tokios gyvybės, kokia yra Žemėje), nors žybsnių stiprumo ir nepakanka planetai visiškai sterilizuoti. Tokia situacija tikėtina ir Proksimoje b. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Egzoplanetos oras. Egzoplanetą HAT-P-7 b nuo mūsų skiria 320 parsekų, o aplink savo žvaigždę ji apskrieja vos per 2,2 paros. Ji yra taip arti žvaigždės, kad žvaigždės gravitacija ją potvyniškai prirakina – planeta visą laiką į žvaigždę atsukusi vieną pusę. Detalūs stebėjimai parodė aiškius skirtumus tarp dieninės ir naktinės planetos pusės. Stebėjimai rodo, kad planetos atspindėtos šviesos intensyvumas maksimumą ne visada pasiekia tuo metu, kai planeta nuskrieja už žvaigždės, žiūrint iš mūsų pusės. Maksimalios atspindėtos šviesos laikas taip pat nevienodas kiekvienoje orbitoje. Tokius stebėjimus galima paaiškinti, jei naktinėje planetos pusėje formuojasi debesys. Patekę į dieninę pusę, jie garuoja, bet kiekvieną kartą vis šiek tiek skirtingai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žemės išskirtinumas. Ar Žemė – išskirtinė planeta? Šiuo metu žinome jau kelis tūkstančius egzoplanetų, bet Saulės sistema, palyginus su jų sistemomis, atrodo gana neįprasta. Panašių į Žemę planetų – uolinių, panašios masės ir esančių savo žvaigždės gyvybinėje zonoje – esama, bet kol kas neturime apie jas daug žinių. Taigi ir esminis klausimas – kiek tikrai panašių į Žemę planetų yra Galaktikoje – lieka neatsakytas. Atsakymui reikėtų padaryti į Žemę panašios egzoplanetos nuotrauką; tiesioginis planetos atvaizdas leistų nustatyti jos atmosferos sandarą ir daug tiksliau palyginti ją su mūsiške. Kol kas tiesiogiai nufotografuotos tik planetos-milžinės, esančios toli nuo savo žvaigždžių, taigi siekdami užpildyti šią spragą, grupė astronomų pradėjo projektą „Mėlyna“ (Project Blue), kurio tikslas – sukurti kosminį teleskopą, kuris pajėgtų padaryti planetos prie Kentauro Alfos (arba Proksimos) nuotrauką. Projektas šiuo metu bando surinkti finansavimą Kickstarter platformoje, taigi prisidėti prie jo galite ir jūs.

Kita egzoplanetinė naujiena susijusi su toli nuo žvaigždžių esančiomis planetomis. Vienas iš būdų jas aptikti yra mikrolęšiavimas – planetos sukeliamas tolimos žvaigždės šviesos paryškėjimas, kai planeta pralekia tarp tos žvaigždės ir mūsų. Šiuo metodu aptikta apie pusšimtį planetų. Toks skaičius jau pakankamas, kad būtų galima daryti statistinę jų analizę. Ji parodė, kad tikėtiniausia planetos masė maždaug atitinka Neptūno masę, arba apie 17 Žemės masių. Tiesa, ši analizė galioja tik planetoms, esančioms už savo žvaigždžių sniego linijų – ribų, už kurių protoplanetiniuose diskuose ledas neišgaruoja. Už sniego linijos gali formuotis ledo milžinės, tokios kaip tas pats Neptūnas arba Uranas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždės pritemimai. Atsimenate „Tabi žvaigždę“, ramybės neduodantį Keplerio teleskopu atrastą objektą, kartais keistai pritemstantį, kuriam kol kas nėra paaiškinimo? Praeitą savaitę pranešta apie šiek tiek panašios žvaigždės aptikimą. Tai – irgi Keplerio radinys. RIK-210 yra 5-10 milijonų metų amžiaus, taigi labai jauna, žvaigždė, matoma Skorpiono žvaigždyne. Jos masė siekia pusę Saulės masės. 2014-ųjų metų rugpjūčio-lapkričio mėnesiais Kepleris stebėjo šią žvaigždę ir aptiko, kad kas 5,67 paros ji pritemsta, kartais net iki 15 procentų. Pritemimų periodas sutampa su žvaigždės sukimosi periodu, tačiau tokie stiprūs pritemimai negali būti paaiškinami žvaigždės dėmėmis, bent jau mūsų dabartinis supratimas apie žvaigždžių magnetosferas to neleidžia (Saulės šviesis dėl dėmių sumažėja tik procento dalimis). Žvaigždė neturi ir masyvios kompanionės, be to, pritemimai yra nevienodo gylio, o jų profiliai laike – nesimetriški, taigi kompanionės šešėlis jų ir taip negalėtų paaiškinti. Atradėjai siūlo kelis galimus paaiškinimus – jaunos žvaigždės paviršiuje susiformavę milžiniški debesys; aplink besisukanti jauna planeta, supama nuolaužų žiedo; asteroidų ar kometų grupė, ardoma žvaigždės gravitacijos; arba dulkių debesis, besisukantis aplink žvaigždę tokiu atstumu, kad sukimosi periodas tiksliai sutampa su žvaigždės periodu. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sudraskyta žvaigždė. Prieš maždaug metus buvo paskelbta apie kosminį sprogimą, kuris tuo metu laikytas ryškiausia supernova, net 200 kartų šviesesne už kitas. O dabar ilgesni stebėjimai parodė, kad tai – visai ne supernovos sprogimas. Šio įvykio šviesis ir spektras laikui bėgant kito taip, kaip prognozuoja potvyninio žvaigždės suardymo modeliai. Tai reiškia, kad tolimos galaktikos centre esanti supermasyvi juodoji skylė sudraskė į gabalus pro šalį lėkusią žvaigždę ir kurį laiką rijo jos medžiagą. Pastaroji krisdama kaito ir ryškiai spinduliavo. Dabar švytėjimas jau priblėsęs, bet tolesni stebėjimai gali padėti patikslinti įvykio detales – pavyzdžiui, žvaigždės ir juodosios skylės mases. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pamatyti tamsybes. Pamatyti juodąsias skyles – nelengva užduotis. Dvinarėse sistemose tą padaryti įmanoma, nes aplink juodąją skylę susitelkusi medžiaga spinduliuoja labai charakteringą spektrą. Tačiau juodųjų skylių dvinarėse žvaigždėse yra labai nedaug – šiuo metu žinoma tik pora dešimčių, nors apskritai juodųjų skylių Paukščių Take turėtų būti šimtai milijonų. Naudinga alternatyva yra gravitacinis mikrolęšiavimas: jei kažkoks tamsus kūnas praskrenda tarp mūsų ir toliau esančios žvaigždės, tamsiojo kūno gravitacija iškreipia žvaigždės šviesą ir matome žvaigždę paryškėjant. Bet ir čia kyla problema – regimųjų spindulių mikrolęšiavimas mums neduoda tikslios informacijos apie lęšio masę, o tik apie tam tikrą funkciją, priklausančią nuo lęšio masės, atstumo iki jo ir judėjimo greičio. Bet dabar pasiūlytas metodas, kuris turėtų padėti išspręsti šią problemą: jei lęšiuojama žvaigždė yra Miros kintančioji (tai – vienas iš kintančių žvaigždžių tipų), įmanoma pamatyti visą žvaigždės atvaizdą radijo bangų ruože, naudojant interferometrus. Tai leidžia nustatyti ir lęšio savybes, nes žvaigždė matoma nebe kaip taškas. Per metus Miros kintančiosios žvaigždės lęšiuojamos apie keturiasdešimt kartų, statistiškai kiek daugiau nei vienas iš tų įvykių turėtų būti sukeltas juodosios skylės. Ateityje, pagerėjus inteferometrams, turėtų pavykti aptikti gal net po dešimt lęšiuojančių juodųjų skylių kasmet – šitaip žinomų juodųjų skylių skaičius padvigubėtų vos per porą metų. Padidėjęs duomenų skaičius leistų daryti statistinę juodųjų skylių savybių analizę – žinotume, kur Galaktikoje jų yra daugiausia, taip pat kokios yra tipinės jų masės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Iškylanti gravitacija. Nors tamsioji materija yra šiuo metu labiausiai pripažįstama teorija, paaiškinanti galaktikų kuriamą gravitaciją, egzistuoja ir įvairios alternatyvos. Viena alternatyvi hipotezė, iškelta tik šiemet, buvo patikrinta, palyginant jos prognozes su daugiau nei 33 tūkstančių galaktikų duomenimis, ir juos labai gerai atitiko. Ši hipotezė, pavadinta „iškylančia gravitacija“ (angl. emergent gravity) teigia, kad dideliais masteliais įprasta medžiaga pakeičia tamsiosios energijos pasiskirstymą, todėl pasikeičia ir galaktikų bei jų spiečių gravitacinis potencialas. Taip galima prognozuoti bet kurios galaktikos gravitacinio potencialo stiprumą, žinant vien jos regimosios medžiagos pasiskirstymą. Gravitacija iškreipia šviesą, taigi tolimų objektų spinduliuotės iškreipimas – gravitacinis lęšiavimas – yra puikus būdas patikrinti gravitacinio potencialo stiprumą. Daugiau nei 33 tūkstančių galaktikų gravitacijos vertės, apskaičiuotos iš tolimų objektų lęšiavimo savybių, puikiai atitinka iškylančios gravitacijos prognozę. Tai nėra hipotezės teisingumo įrodymas, bet svarbus žingsnis siekiant, kad ji taptų pripažinta plačiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kaip gali baigtis Visatos egzistavimas? Vienas iš būdų viskam išnykti vadinamas netikro vakuumo skilimu (false vacuum decay). Apie tai, kas tai per dalykas ir kodėl jis gali sunaikinti viską, kas egzistuoja, bei kodėl nuo jo neįmanoma apsisaugoti, pasakoja Kurzgesagt savaitės filmuke:

***

Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse