Kąsnelis Visatos CCLIX: Sukaktys

Kuo užsiims NASA prie naujo JAV prezidento? Kada ir kaip susiformavo Mėnulis? Kiek energingų fotonų pabėga iš savo galaktikų? Atsakymai į šiuos ir kitus klausimus – Kąsnelyje. Kaip visada, skaitykite po kirpsniuku.

***

NASA prioritetų ateitis. NASAos, kaip vienos iš federalinių JAV struktūrų, veikla priklauso nuo JAV Prezidento administracijos politikos krypčių. Taigi dabar, keičiantis šiai administracijai, kyla daug klausimų ir apie NASA prioritetus. Apie tai praeitą savaitę vykusiame Amerikos astronomų sąjungos susitikime buvo surengta diskusija. Pagrindinės išvados ir pastebėjimai – greičiausiai šiek tiek mažės NASA Žemės stebėjimų projektų svarba, tačiau bet kokie rimtesni pokyčiai pasimatys tik nuo 2019-ųjų metų, nes šių ir ateinančių metų biudžetai neturėtų būti labai keičiami naujų politikos vėjų.

***

Mėnulio amžius. Net du nauji tyrimai nagrinėja Mėnulio formavimosi klausimą. Pirmajame Mėnulio uolienų mėginių analizė rodo, kad Mėnulis yra 40-140 milijonų metų senesnis, nei manyta iki šiol. Apollo 14 misijos astronautų pargabenti cirkonio uolienų mėginiai savyje turi urano, švino ir hafnio izotopų, kurių santykiai leidžia nustatyti jų amžių. Nauja detali analizė rodo, kad šie santykiai atitinka santykius, randamus asteroiduose, kurie nėra pakitę nuo pat Saulės sistemos atsiradimo. Tai reiškia, kad ir Mėnulio pluta yra tokio paties amžiaus – 4,51 milijardo metų, ne daugiau nei 60 milijonų metų jaunesnė už Saulės sistemą ir jos asteroidus. Anksčiau buvo manoma, kad Mėnulis susiformavo praėjus 100-200 milijonų metų po Saulės sistemos atsiradimo. Gali būti, kad ankstesni datavimo metodai fiksavo laiką, kai Mėnulio pluta tapo kieta, o šis – kai pluta atsiskyrė nuo žemesnių Mėnulio sluoksnių; tai gali paaiškinti amžiaus neatitikimą. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

Kitame tyrime teigiama, jog Mėnulis greičiausiai susiformavo ne po vieno objekto smūgio į jauną Žemę, bet po daugybės mažesnių smūgių. Standartinė Mėnulio formavimosi teorija teigia, kad į Žemę pataikė maždaug Marso dydžio kūnas, kuris išmetė didelį kiekį medžiagos į orbitą; dalis tos medžiagos laikui bėgant susijungė į Mėnulį. Tačiau toks smūgis yra mažai tikėtinas; daugiau labiau tikėtina, kad iš Žemės į orbitą medžiagą išmetė daug mažesnių smūgių. Kiekvienu smūgiu išmestos medžiagos dalis suformuotų po vieną mini-mėnulį, kurie vėliau susijungtų į vieną didelį. Toks scenarijus paaiškintų ir Žemės bei Mėnulio cheminės sudėties panašumą – mažesnių smūgiuojančių asteroidų cheminių sudėčių skirtumai nuo žemiškosios susividurkintų ir liktų ne tokie reikšmingi, kaip vieno didelio. Tiesa, tokiam scenarijui reikėtų daugiau laiko, nei vieno smūgio scenarijui, taigi neaišku, ar šie rezultatai neprieštarauja aukščiau minėtoms Mėnulio amžiaus korekcijoms. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Savaitės filmukas – apie gyvenimą Marse. Kai ten nuskris kolonistai, jie turės gyventi sandariuose moduliuose ir į lauką išeiti galės tik su skafandrais. Pakeisti šioms sąlygoms – paversti Marsą į Žemę panašia planeta – prireiktų daugybės laiko ir resursų; net nežinia, ar tai apskritai pavyktų. Bet gal įmanomas priešingas variantas – žmonių „marsiformavimas“? Ar pavyktų pakeisti žmones taip, kad jie galėtų gyventi Marso paviršiuje? Arba Veneros?

***

Jupiterio pietų ašigalis ir keleto audros sūkurių vaizdai. ©NASA/SwRI/MSSS, montažas Roman Tkachenko

Savaitės paveiksliukas – viena iš daugelio Juno darytų nuotraukų, apdorota entuziasto Roman Tkachenko. Joje matome Jupiterio pietinį polių ir ten siaučiančias audras. Keli išdidinti audrų vaizdai atrodo kaip kokie abstraktaus meno kūriniai. Daugiau nuotraukų, irgi retušuotų įvairių entuziastų, rasite čia.

***

Huygens misijos sukaktis. Šeštadienį sukako 12 metų nuo dienos, kai Huygens zondas nusileido Titano paviršiuje. Dabar, artėjant jo partnerio, Cassini zondo, misijos pabaigai, verta prisiminti ir Huygens misiją – pirmą ir kol kas vienintelį nusileidimą ant dangaus kūno paviršiaus už Asteroidų žiedo ribų. Ta proga Cassini misijos komanda iš Huygens atsiųstų nuotraukų, darytų nusileidimo metu, sukūrė to nusileidimo filmuką. Filmukas pateiktas kaip Huygens prietaisų parodymų ir trajektorijos schema, sujungta su kamerų darytomis nuotraukomis, kurios retušuotos ir sudėtos taip, kad atrodytų tarsi filmuotas vaizdas.

Pasirodo, visa Huygens misija galėjo būti nesėkminga, ir tai paaiškėjo tik praėjus dvejiems metams po zondo paleidimo į kelionę. 1999-aisiais metais Cassini skrido pro Žemę, apsukęs porą ratų aplink Venerą; tuo metu buvo patikrinta komunikacijų sistema ir paaiškėjo, kad Huygens ir Cassini nesusišneka. Prireikė pusės metų, kol išaiškinta problema ir pasiūlytas sprendimas. Paaiškėjo, kad derinant Huygens siųstuvą ir Cassini imtuvą, nebuvo tinkamai atsižvelgta į tai, kad zondai judės vienas kito atžvilgiu. Tačiau pakeitus Cassini trajektoriją taip, kad judėjimas Huygens (ir Titano paviršiaus) atžvilgiu būtų minimalus, problemą išspręsti pavyko. Nors Huygens nusileidimas įvyko pora mėnesių vėliau, nei planuota iš pradžių, bet bent jau duomenis turime.

***

Planetų paieškos Kentaure. Pernai sužinojome, kad prie artimiausios Saulei žvaigždės Kentauro Proksimos yra uolinė planeta. Projektas Breakthrough Starshot ketina ten nusiųsti nepilotuojamų zondų, kurie, skrisdami pro šalį, padarytų nuotraukų. Bet prie Kentauro Proksimos ar Kentauro Alfos (kuri yra dvinarė, o Proksima ir Alfa visos trys priklauso vienai žvaigždinei sistemai) planetų gali būti ir daugiau. Taigi dabar Breakthrough projektas pasiekė susitarimą su Europos pietinės observatorijos, esančios Čilėje, vadovybe, kad observatorijai priklausantis Labai didelis teleskopas (VLT; taip, astronomai kartais mėgsta tokius keistus pavadinimus) stebės Kentauro žvaigždes ir ieškos ten planetų. VLT yra galingiausias antžeminis regimųjų spindulių teleskopas, susidedantis iš pagrindinio 8,2 metrų skersmens teleskopo ir keturių pagalbinių 1,2 metrų skersmens teleskopų. Paieškos projektas prasidės 2019-aisiais; iki tada VLT bus patobulintas, pridedant prietaisą, kuris leis blokuoti žvaigždžių šviesą ir ieškoti planetų spindesio.

***

Ketvirtis amžiaus egzoplanetų. Dar viena sukaktis paminėta sausio 9-ą dieną – būtent tądien 1992-aisiais metais paskelbta apie pirmosios egzoplanetos atradimą. Taigi šis mokslas gyvuoja jau 25-erius metus. Nuo to laiko aptikta pusketvirto tūkstančio patvirtintų egzoplanetų, dar keli tūkstančiai Keplerio rastų signalų nėra patvirtinti. Sužinojome, kad Paukščių Take planetų turėtų būti bent tiek pat, kiek žvaigždžių, jei ne daugiau. Pradėtos tyrinėti egzoplanetų atmosferos, ieškoma galimų gyvybės požymių jose. O svarbiausia – egzoplanetų ir jų sistemų įvairovė padėjo iš naujo sukurti planetų formavimosi ir evoliucijos modelius.

Štai vienas iš pavyzdžių, ką duoda egzoplanetų tyrimai. Pristatytas modelis, kaip uolinės egzoplanetos galėtų būti labai kitokios, nei Žemė. Žemės pluta sudaryta daugiausiai iš mineralo olivino, bet iš tų pačių cheminių elementų, tik kitokiu santykiu, susideda ir mineralai granatai. Granatai yra daug kietesni už oliviną, taigi planeta su granatine pluta greičiausiai neturėtų tektoninių plokščių ir nebūtų tinkama gyvybei. Tikėtiną planetų sandarų skirtumą nustatyti būtų gana paprasta, užtektų išmatuoti žvaigždės spektrą, mat tokių cheminių elementų, kaip magnis ir silicis, santykis planetoje ir žvaigždėje turėtų būti vienodas. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų sąjungos susitikime Teksase.

***

Raudona nova 2022-aisiais. Trumpalaikius reiškinius, tokius kaip žvaigždžių sprogimai, prognozuoti labai sudėtinga. Bet kartais, pasirodo, įmanoma: analizuodami dvinarės žvaigždės KIC 9832227 orbitą astronomai nustatė, kad maždaug po penkerių metų ji turėtų susijungti į vieną žvaigždę ir kuriam laikui sužibti taip ryškiai, kaip Šiaurinė. KIC 9832227 stebima nuo 1999-ųjų metų, joje matomi periodiški pritemimai, kai viena poros žvaigždė pralekia priešais kitą. Laiko tarpas tarp dviejų pritemimų nuolatos mažėja, tai reiškia, kad žvaigždės artėja viena prie kitos. Naujausių stebėjimų duomenys patvirtina anksčiau apskaičiuotą orbitos mažėjimo modelį, kuris prognozuoja, jog 2022-ųjų pradžioje žvaigždės turėtų susilieti į vieną; jau dabar jos yra taip arti viena kitos, kad dalinasi bendra atmosfera. Dabartinė dvinarė yra 12-o ryškio, ją įmanoma pamatyti per nedidelius teleskopus. Susiliejimo metu žvaigždės šviesis gali išaugti apie 10 tūkstančių kartų, arba padidėti dešimčia ryškių, iki antrojo – tokį ryškį turi ir Šiaurinė žvaigždė. Naujos žvaigždės reikėtų dairytis Gulbės žvaigždyne, netoli linijos, jungiančios Gulbės uodegą Denebą ir greta esančios Lyros ryškiausią žvaigždę Vegą. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų sąjungos susitikime Teksase.

***

Galaktikų susiliejimai. Galaktikų susiliejimų metu jos sužimba naujomis žvaigždėmis. Taip pat, tik kiek vėliau, sužimba ir galaktikų branduoliai, nes daug sujudintų dujų patenka į centrines abiejų galaktikų dalis. Vėliau centrinės supermasyvios juodosios skylės susijungia ir tampa viena masyvesne. Kuris procesas – dujų rijimas ar susiliejimas – prideda daugiau masės prie masyvesnės iš dviejų juodųjų skylių? Šitai išsiaiškinti – nelengva užduotis, kurią tikisi išspręsti Ajovos universiteto komanda naujame tyrimų projekte. Radijo teleskopais stebimos aktyvios besijungiančios galaktikos, ieškant dvinarių aktyvių branduolių, padės nustatyti ir akrecijos į juodąsias skyles spartą, ir juodųjų skylių mases bei tikėtiną susiliejimo laiką. Taip pat kaip tyrimo dalis turėtų būti paruošta metodika, kaip panašius tyrimus galėtų atlikti studentai ar net moksleiviai. Tyrimo, kuriuo remiasi naujasis projektas, rezultatai arXiv.

***

Šviesių galaktikų tėkmės. Daugelyje galaktikų, ypač aktyvių, matomos tėkmės, išnešančios didelius dujų kiekius iš centrinių galaktikų dalių į pakraščius arba į tarpgalaktinę erdvę. Dabar naujame tyrime parodytos šių tėkmių savybės grupėje labai šviesių ir sparčiai žvaigždes formuojančių galaktikų, vadinamų ultrašviesiomis infraraudonosiomis galaktikomis (Ultraluminous Infrared Galaxies, ULIRGs). Šiose galaktikose dažnai randami ir aktyvūs branduoliai, taigi svarbu išsiaiškinti, kuris procesas – žvaigždėdara ar branduolio aktyvumas, sukelia žvaigždėdarą. Naujieji rezultatai parodo, kad galaktikose, kuriose branduolio aktyvumas nenustelbia žvaigždėdaros šviesio, tėkmes stumia abu procesai, o aktyviausiuose ULIRGuose būtent aktyvus branduolys atsakingas už tėkmės stūmimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktikose užstrigę fotonai. Energinga žvaigždžių spinduliuotė jonizuoja aplinkines dujas. Jonizacijos metu sukurti elektronai vėliau vėl prisijungia prie branduolių – dažniausiai tai yra vandenilio branduoliai, t. y. pavieniai protonai – ir išspinduliuoja fotonus, kurie kartais yra pakankamai energingi, kad vėl galėtų jonizuoti aplinkines dujas. Toks rekombinacijos ir pakartotinės jonizacijos ciklas nulemia tai, kad jonizuojantys fotonai pro galaktikos dujas skverbiasi gerokai lėčiau, nei šviesos greitis. Dabar pirmą kartą detaliai išnagrinėta tokių fotonų skvarba tolimose galaktikose, kurių šviesa iki mūsų keliavo apie 10 milijardų metų. Palyginus dviejų spektrinių linijų – vandenilio alfa linijos, kurią skleidžia pirmą kartą rekombinuojantis vandenilis, ir Laimano alfa linijos, kurią skleidžia ir daug kartų rekombinuojančios vandenilio dujos – spinduliuotės regionų dydžius paaiškėjo, kad daug Laimano alfa fotonų užstringa galaktikų haluose. Iš žvaigždėdaros regionų, kuriuose sukuriami, pabėga maždaug 37 procentai vandenilį jonizuojančių fotonų, tačiau iš galaktikos pabėga tik apie 5 procentus. Nors šios galaktikos matomos jau gerokai vėlesniais laikais, nei įvyko kosminė rejonizacija – Visatą užpildančio vandenilio jonizavimas dėl pirmųjų žvaigždžių ir aktyvių branduolių spinduliuotės, – bet rezultatai rodo, kad nagrinėjant rejonizaciją irgi labai svarbu atsižvelgti į jonizuojančių fotonų sugebėjimą palikti ne tik terpę, kurioje jie buvo sukurti, bet ir didesnio masto struktūras. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pažaliavusios tolimos galaktikos. Žalia spalva Visatoje nėra dažnai sutinkama – šiluminės spinduliuotės spektras niekada toks nebūna, o pavienės spektrinės linijos bent jau Paukščių Take ir aplinkinėse galaktikose nėra ypatingai stiprios. Stipriausia žaliai švytinti spektrinė linija yra dvigubai jonizuoto deguonies rekombinacijos (elektrono pagavimo) linija, kurios bangos ilgis yra 500,7 nanometro; tiesa, ji dažniausiai aiškiai matoma tik kai kuriose nykštukinėse galaktikose, turinčiose mažai metalų, bet sparčiai formuojančiose žvaigždes. O dabar paskelbti stebėjimų duomenys, rodantys, kad prieš daugiau nei 11 milijardų metų ši linija daugelyje galaktikų buvo ypatingai stipri. Tokia stipri, kad žalia šviesa dominavo visame galaktikos spektre. Iš taip toli atsklindanti ši spinduliuotė yra paraudonėjusi iki infraraudonosios, taigi infraraudonųjų spindulių teleskopais pavyko aptikti tokias galaktikas. Žalia spinduliuotė šiose galaktikose turbūt dominavo todėl, kad žvaigždės jose buvo karštesnės, nei aplinkinėse galaktikose, ir jų fotonai galėjo du kartus jonizuoti deguonies atomus, taip sudarydami sąlygas žaliai spektrinei linijai formuotis. Žvaigždžių temperatūrą nulemia jų metalingumas – kuo daugiau žvaigždėje sunkesnių už helį cheminių elementų, tuo jos paviršius yra vėsesnis. Tokia energinga spinduliuotė taip pat jonizavo ir pagrindinį Visatos cheminį elementą vandenilį, taigi žaliosios galaktikos galėjo būti atsakingos už Visatos rejonizaciją. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų sąjungos susitikime Teksase.

***

Štai tokios naujienos apie praėjusią savaitę. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

2 comments

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *