Kąsnelis Visatos CCLVIII: Naujos misijos

Pirmosios metų savaitės naujienos – naujos kosminės misijos, Marso ledynų stebėjimas, bei daugybė įdomybių iš Amerikos astronomų sąjungos susitikimo, kuris vyko Teksaso valstijoje. Ten ir keistuoliai pulsarai, ir tolimos juodosios skylės, ir dar šis tas. Skaitykite, kaip visada, po kirpsniuku.

***

Naujos NASA misijos. Kaip įprasta metų pradžioje, daug kas mėgsta apžvelgti įvykius, kurių verta laukti ir apie kuriuos bus nemažai kalbama. Space.com pristato įdomiausias artėjančias kosmoso misijas.Tai – Cassini ir Dawn misijų pabaiga, privačių kompanijų misijų į Mėnulį konkurso kulminacija, SpaceX raketos Falcon Heavy ir įgulos kapsulės Crew Dragon bandymai, Blue Origin ir SpaceShipTwo skrydžiai, Kinijos kosminės stoties pirmasis papildymas atsargomis, keturios įgulos pamainos Tarptautinėje kosminėje stotyje ir naujasis egzoplanetų paieškos teleskopas TESS.

Taip pat praeitą savaitę NASA paskelbė apie dvi naujas misijas, skirtas Saulės sistemos ankstyvajam laikotarpiui tyrinėti. Šio laikotarpio informaciją galima rasti asteroiduose, taigi abi misijos taikysis į juos. 2021-aisiais išskristi turėtų misija Lucy, pavadinta pagal garsiąją žmonijos pirmtakės fosiliją. Ji 2025-aisiais praskris pro vieną Asteroidų žiedo asteroidą, o 2027-aisiais pasieks ir šešerius metus tyrinės pagrindinius taikinius – Jupiterio asteroidus-trojėnus. Trojėnai yra asteroidai, Jupiterio gravitacijos laikomi tokioje pačioje orbitoje, kaip ir Jupiteris, tik visą laiką nuo jo atsiliekantys arba jį lenkiantys šeštadaliu orbitos ilgio. Per šešerius metus Lucy praskris pro penkis asteroidus-Trojėnus – keturis vienoje Jupiterio pusėje ir vieną priešingoje. Šių asteroidų savybės rodo, kad jie susiformavo skirtingose Saulės sistemos vietose, taigi Lucy šitaip gaus daugybę duomenų apie sąlygas, kuriomis formavosi planetos.

2023-aisiais metais pakils misija Psyche, kuri 2030-aisiais turėtų pasiekti to paties pavadinimo asteroidą. Psichė yra vienintelis žinomas metalinis asteroidas. Manoma, kad tai yra planetos branduolys, nuo kurio visas uolienas nudaužė stiprūs kitų asteroidų smūgiai Saulės sistemos jaunystėje. NASA paruošė ir abiejų misijų video pristatymą, kuriame apie jas kalba organizacijos Planetų mokslo skyriaus direktorius Jim Green.

Dar viena nauja NASA misija, kuri į kosmosą pakils 2020-aisiais, yra juodųjų skylių tyrimams skirtas trijų teleskopų junginys IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer). Teleskopai seks, kuriomis kryptimis virpa iš aktyvių juodųjų skylių mus pasiekiantys rentgeno spinduliai, ir taip pagilins supratimą apie prie pat įvykių horizonto vykstančius procesus.

***

Savaitės filmukas – apie senos NASA misijos seną nuotrauką, pakeitusią astronomiją. Hablo teleskopu 1995 metų pabaigoje padaryta Gilaus lauko (Hubble Deep Field) nuotrauka atskleidė galaktikų evoliuciją, patikslino jų skaičių Visatoje ir pakeitė astronomų požiūrį į didelius duomenų rinkinius bei jų viešinimą. Ir padėjo pataisyti Hablo reputaciją. Apie tai – Vox Astronomy siužetas:

***

Levituojančios Mėnulio dulkės. Mėnulio paviršiuje buvę zondai ir astronautai matė švytėjimą arti horizonto. Jį paaiškinti galima būtų Saulės šviesos sklaida nuo skraidančių dulkelių. Bet kaip tos dulkelės gali skraidyti, jei Mėnulyje nėra vėjo ir apskritai atmosferos? Dabar pirmą kartą eksperimentiškai įrodyta, kad ultravioletinės spinduliuotės ir plazmos veikiamos mikronų dydžio dalelės gali pakilti iki dešimties centimetrų aukščio ir levituoti. Taip įvyksta todėl, kad sąveika įelektrina daleles ir sukuria stūmos jėgas, kurios kai kurias daleles atstumia tolyn nuo paviršiaus. Anksčiau buvo manoma, kad sukuriama stūmos jėga negali būti pakankamai stipri, bet eksperimento metu paaiškėjo, kad ankstesni skaičiavimai neatsižvelgė į pavienių elektronų padėtis, o jos šiuo atveju yra reikšmingos. Toks modelis gali paaiškinti ir Mėnulio švytėjimą, ir tokių objektų, kaip kometos 67P ar asteroido Eroto savybes – pastaruosiuose matyti dulkių telkiniai, galimai susidarę dėl tokio elektrostatinio dulkių klajojimo po paviršių ir kaupimosi žemumose. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Žemė ir Mėnulis, žiūrint iš Marso. (c) NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.

Savaitės paveiksliukas – nuotrauka, padaryta Marso apžvalgos zondo HiRISE kamera. Paprastai ja stebimi Marso paviršiaus dariniai, bet šįkart ji buvo nukreipta atgal į mus. Taigi matome Žemę ir Mėnulį vieną šalia kito, truputį neryškius, bet tikrai atpažįstamus. Tiesa, abiejų kūnų šviesumus reikėjo retušuoti atskirai, kad matytųsi ir Žemės, ir Mėnulio paviršiaus detalės.

***

Marso ledynų paslaptys. Nuo 2006-ųjų metų Marso apžvalgos zondas (MRO) skanuoja Raudonosios planetos paviršių. Vienas iš tam naudojamų prietaisų yra radaras, kurio bangos prasiskverbia pro anglies dvideginio ledą, dengiantį Marso ašigalius. Dabar iš dešimties metų duomenų sudarytas trimatis Marso poliarinių kepurių marsalapis. Marsalapyje matyti ledo sluoksniai, bylojantys apie klimato kaitą Marse, netikėtai didelis anglies dvideginio ledo tūris pietų ašigalyje, taip pat galimi kraterių pėdsakai. Iš pavienių nuotraukų šias struktūras aptikti praktiškai neįmanoma, o trimačiame vaizde jos puikiai išryškėja. Kartu šis marsalapis yra pirmas kartas, kai tokia analizė daroma už Žemės ribų esančiam objektui. Ateityje jos turėtų būti daroma vis daugiau.

***

Plutono paviršiaus analogai. New Horizons zondas, skrisdamas pro Plutoną, padarė daugybę nuotraukų, kuriose dar ilgai bus ieškoma ir randama įvairių keistenybių. Viena gana anksti pastebėta keistenybė – siauri puskilometrio aukščio metano ir azoto ledo kalnagūbriai. Dabar pasiūlytas jų susidarymo mechanizmo paaiškinimas – pasirodo, šie dariniai atitinka Žemėje randamus objektus, vadinamus penitentais. Žemėje tai yra ploni aukšti ledo luitai, išsidėstę ilgomis eilėmis, nukreipti daugmaž Saulės link. Penitentai susidaro esant sausam ir šaltam orui – tada ledas, veikiamas Saulės spinduliuotės, ima ne tirpti, o sublimuoti; atspindžiai pradėjusiuose formuotis grioviuose paspartina šį procesą ir taip iš vientiso ledo sluoksnio lieka tik siauros juostos. Pritaikius šį modelį Plutonui, gautos penitentų amžiaus, dydžio, tarpusavio atstumų ir krypties vertės labai gerai atitiko stebėjimų duomenis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Žvaigždėn krentančios egzokometos. Už kiek mažiau nei trisdešimties parsekų nuo Žemės yra jaunų žvaigždžių grupė, vadinama Tapytojo betos judančiąja grupe. Vienos jos narės, HD 172555, spektre aptikta įrodymų, kad į žvaigždę krenta kometos. Žvaigždėje aptiktos labai greitai judančios silicio ir anglies dujos; jos greičiausiai yra subyrėjusios kometos apvalkalas, besisklaidantis žvaigždės atmosferoje. Laikui bėgant, krentančių dujų cheminės savybės skiriasi – tai gali reikšti, kad žvaigždės sistemoje egzistuoja keletas kometų rūšių. Tam, kad kometos įkristų į žvaigždę, jų orbitas turi perturbuoti masyvi planeta; tai reiškia, kad HD 172555 tokią turi. Tapytojo betos judančiojoje grupėje 37,5% žvaigždžių turi masyvias planetas – tai yra gerokai didesnis procentas, nei apskritai jaunų žvaigždžių populiacijoje. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų sąjungos susitikime.

***

Keistai besielgiantys pulsarai. Iš Amerikos astronomų sąjungos konferencijos atkeliauja net dvi įdomios naujienos apie pulsarus. Pirmoji – apie du pranykstančius pulsarus. Pulsarai yra neutroninės žvaigždės su stipriu magnetiniu lauku, kurios spinduliuoja išilgai magnetinės ašies, o sukasi paprastai aplink kitą ašį. Taigi jų spinduliuotės kūgis juda erdvėje, o jei kartais apšviečia mus, tai tokią žvaigždę matome reguliariai įsijungiančią ir išsijungiančią; iš čia ir pavadinimas „pulsaras“. Šios žvaigždės yra labai tikslūs laikrodžiai: jų sukimosi periodas praktiškai nekinta, taigi laiką leidžia matuoti netgi tiksliau, nei atominiais laikrodžiais. O dabar atrasti du pulsarai, kurie kartais tikrai išsijungia. Tai ne pirmi tokie objektai – jų žinoma dar keletas, – bet procesai, nulemiantys persijungimą, nėra suprasti. O vienas iš naujai atrastų pulsarų elgiasi dar keisčiau, nei kiti. Kurį laiką jis įsijungdavo maždaug 0,8% laiko ir tuo metu spinduliuodavo reguliarius šviesos pulsus, kaip normalus pulsaras, o likusį laiką būdavo tamsus. Vėliau, visiškai netikėtai, perėjo į kitokią būseną, kurioje įsijungęs būdavo 16% laiko. Stebėjimai parodė, kad naujoje būsenoje pulsaro sukimasis lėtėja beveik dvigubai sparčiau, nei senojoje, bet ir tai nepadeda rasti fizikinės pokyčio priežasties. Galbūt tolesni stebėjimai ir didesnio skaičiaus panašių objektų aptikimas padės išsiaiškinti, kas nulemia tokį pulsarų elgesį. Tyrimo rezultatai arXiv.

Neutroninės žvaigždės, kurių magnetinis laukas yra daugybę kartų stipresnis, nei pulsarų, vadinamos magnetarais. Jos dažnai trumpam sužimba rentgeno spindulių diapazone, nes magnetinis laukas ardo žvaigždės paviršių ir jį nuolatos perkonfigūruoja kitaip, panašiai kaip tektoninės plokštės keičia Žemės paviršių. Ilgą laiką buvo manoma, kad pulsarai ir magnetarai yra visiškai skirtingi objektai, bet pastaruoju metu linkstama prie nuomonės, jog ta pati neutroninė žvaigždė gali evoliucionuoti iš vieno tipo į kitą. Šią nuomonę patvirtina ir naujas tarpinio tipo objekto atradimas. PSR J1119-6127 yra pulsaras, kuris kartais elgiasi kaip magnetaras. Didžiąją dalį laiko jis skleidžia reguliarius radijo bangų pulsus, kaip ir turėtų daryti pulsarai; bet kartais sužimba rentgeno spindulių ruože, o radijo bangos nuslopsta. Po kurio laiko radijo spinduliuotė vėl sugrįžta. Taigi šis objektas greičiausiai yra tarpinėje stadijoje tarp vieno ir kito objekto. Tiesa, vis dar neaišku, kuria kryptimi ta evoliucija turėtų vykti – ar magnetarų magnetinis laukas laikui bėgant silpsta ir jie tampa pulsarais, ar pulsarų viduje esantis stiprus magnetinis laukas išlenda į paviršių ir paverčia juos magnetarais. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kosminis dalelių greitintuvas. Galaktikų spiečiuose dažnai aptinkami didžiuliai radijo bangų šaltiniai, vadinami radijo reliktais. Manoma, kad radijo bangas skleidžia labai energingi elektronai, sąveikaujantys su magnetiniais laukais. Bet iki šiol niekas nežinojo, kaip tie elektronai ten atsiranda. Pagrindinė hipotezė teigia, kad elektronai atlekia iš centrinės spiečiaus galaktikos centro su aktyvaus branduolio kuriama čiurkšle, o smūginės bangos, susidarančios tarp spiečiaus galaktikų, tuos elektronus įgreitina iki reikalingų energijų. Dabar pristatyti pirmieji stebėjimų duomenys, parodantys, kad toks procesas tikrai vyksta. Besijungiančioje spiečių poroje, esančioje už 600 megaparsekų nuo mūsų, yra radijo bangas skleidžianti galaktika – aktyvus branduolys su čiurkšle. Čiurkšlės įgreitinti elektronai, patekę į smūgines bangas tarpgalaktinėje terpėje, yra įgreitinami dar labiau, o per šimtus milijonų metų, judant pačioms smūginėms bangoms, užpildo spiečių erdvę radijo spinduliuote. Atradėjai tokį įgreitinimą palygino su dviejų pakopų raketa, kurios pirmoji pakopa iškelia erdvėlaivį iš Žemės į tarpplanetinę erdvę, o antroji išskraidina jį už Saulės sistemos ribų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Radijo žybsnio šaltinis. Prieš daugiau nei dešimt metų aptiktas pirmasis greitas radijo žybsnis (angl. fast radio burst). Šiuo metu tokių žybsnių žinoma 18, bet kol kas vis dar neaišku, kas juos skleidžia. Žybsniai trunka labai trumpai, o juos kuriančio proceso energija turi būti milžiniška, kad signalas, pasiekęs Žemę, išliktų pastebimas. Vienas toks žybsnis, pirmą kartą aptiktas 2012-aisiais metais, kartojasi. Dabar, po ilgų paieškų, pavyko nustatyti galaktiką, iš kurios tas žybsnis sklinda. Paaiškėjo, kad tai yra nykštukinė galaktika, kurios žvaigždžių masė tėra apie 50 milijonų Saulės masių (palyginimui Paukščių Take – apie 100 milijardų Saulės masių), o nuotolis iki jos – beveik milijardas parsekų (vėlgi palyginimui – Andromedos galaktika nuo mūsų nutolusi per pusę milijono parsekų). Tikimybė, kad radijo žybsnio šaltinio ir nykštukinės galaktikos padėtys danguje sutampa atsitiktinai, yra mažesnė nei 0.03 procento, taigi ryšys beveik neabejotinai tikras, tačiau tai vis dar nepaaiškina, kas tuos signalus siunčia. Aktyvaus branduolio galaktika neturi, žvaigždes formuoja, bet neypatingai sparčiai, kitokių keistų savybių irgi nematyti. Tolimesni stebėjimai, kuriais turėtų pavykti aptikti daugiau greitų radijo žybsnių šaltinių, galbūt padės išsiaiškinti ir apie jų kilmę. Tyrimo rezultatai pristatomi dviejuose straipsniuose, kuriuos rasite arXiv.

***

Galaktikų atstumų katalogas. Praeitą savaitę pristatytas atnaujintas ir papildytas tolimų galaktikų atstumų katalogas NED-D. Pirmoji katalogo versija pristatyta prieš dešimt metų, o dabartinėje yra daugiau nei 100 tūkstančių objektų, esančių 28 tūkstančiuose galaktikų, nuotoliai. Nustatyti atstumą iki konkrečios galaktikos nėra labai paprasta. Tiesmukas būdas, paremtas kosmologinio raudonojo poslinkio, atsirandančio dėl Visatos plėtimosi, išmatavimu ir atstumo apskaičiavimu pagal kosmologinį modelį, nėra patikimas, nes taip neatsižvelgiama į galaktikos judėjimą aplinkinės erdvės atžvilgiu ir objektų savuosius judėjimus galaktikoje. Patikimesni ir labiau tiesioginiai atstumo įvertinimai remiasi vadinamosiomis standartinėmis žvakėmis – objektais, kurių šviesis gerai žinomas, tad išmatavę jų ryškį, galime nustatyti ir atstumą. Tokios žvakės – kai kurios žvaigždės, taip pat supernovų sprogimai – ir sudaro NED-D katalogą. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų sąjungos susitikime, taip pat prieinami arXiv. Pats katalogas yra čia.

***

Juodųjų skylių augimas. Maždaug 80-ies dienų trukmės stebėjimai rentgeno spindulių teleskopu Čandra atskleidė juodųjų skylių savybes ankstyvojoje Visatoje. Apžvalginiai stebėjimai daryti plote, šiek tiek didesniame už Mėnulio pilnaties plotą dangaus skliaute; stebimais atstumais tai atitinka maždaug pustrečio parseko kraštinės ilgio kvadratą. Tame plote aptikta tūkstantis rentgeno spindulių šaltinių, iš kurių daugiau nei 700 yra aktyvūs galaktikų branduoliai. Nagrinėjant jų šviesių pasiskirstymą paaiškėjo, kad 1-2 mlrd. metų po Didžiojo sprogimo supermasyvios juodosios skylės augo trumpais didelio šviesio epizodais, o ne nuolatos; tai taip pat sustiprina modelį, aiškinantį, kad supermasyvios juodosios skylės jau užgimė supermasyvios, o ne užaugo iš žvaigždinės masės juodųjų skylių. Iš kitos pusės, apie 70% iš stebimo regiono sklindančios rentgeno spinduliuotės kyla dėl žvaigždinių procesų, t.y ją skleidžia žvaigždinės masės juodosios skylės, kurių ir taip seniai galaktikose buvo gausu. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų sąjungos susitikime, taip pat juos rasite arXiv.

***

Štai ir visas Kąsnelis apie pirmąją metų savaitę. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *