Kąsnelis Visatos CCLXI: Nauji vėjai

Praeitą savaitę įvyko pokyčių NASA valdžioje, sužinojome šį tą naujo apie Saulės sistemos ir Žemės formavimąsi, apie egzomėnulių aptikimo perspektyvas ir net apie Visatos plėtimąsi. Kaip visada, dešimt naujienų – po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***

NASA politiniai pokyčiai. Prieš kiek daugiau nei savaitę JAV prezidentu oficialiai inauguruotas Donaldas Trumpas. Kartu su šiuo pokyčiu įvyko ir įvairūs pokyčiai federalinėse institucijose, tarp jų ir NASA. Ankstesnysis NASA administratorius Charles Bolden pasitraukė iš pareigų, o jo vietą laikinai užėmė anksčiau jaunesniojo administratoriaus (associate administrator; jei kas žinote tikslesnį vertimą, pasakykite, pataisysiu) pareigas ėjęs Robert Lightfoot. Kol kas nežinia, kiek laiko naujasis administratorius eis šias pareigas - Trumpo administracija kol kas nepateikė nuolatinio NASA administratoriaus kandidatūros ir nežinia, kada pateiks. Kai kandidatūra bus pateikta, ją turės patvirtinti Senatas - tai užtruks dar kelias savaites.

Kartu su administratoriumi atsistatydino ir administratoriaus pavaduotojas bei vyriausiasis finansininkas. Tokie pokyčiai yra įprasti, keičiantis Prezidentui. NASA tyrimų programos ar komunikacijos direktyvos liko nepakitusios. Bent jau kol kas. Tačiau nerimauti yra ko - keletui kitų federalinių tyrimų institucijų praeitą savaitę buvo nurodyta sustabdyti bet kokias komunikacijas su spauda ar visuomene. Toks netikėtas, nors ir turintis precedentų kitose šalyse, sprendimas, aišku, papiktino daugybę žmonių. Kai kurie tų institucijų mokslininkai sukūrė "atsiskyrėliškas" (na niekaip jų "šelmiškomis" nepavadinsi) Twitter paskyras, kuriose toliau pranešinėja apie institucijų vykdomą veiklą. Tarp jų yra ir NASA bei Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos paskyros, nors šios institucijos komunikuoja ir oficialiai. Visgi paskyrų autorių teigimu, niekada negali žinoti, kaip pasisuks administracijos požiūris į juos.

***

Privati kosminė stotis. Jei optimistiniai planai taps realybe, jau po trejeto metų Žemės orbitoje pradės skraidyti pirmoji komercinė kosminė stotis. Kompanija Axiom Space šiuo metu derasi su įvairiais rangovais ir galimais užsakovais ir ruošiasi 2020-aisiais paleisti pirmąjį modulį. Kompanijos atstovų teigimu, rinka tokiam projektui jau egzistuoja. NASA kasmet Tarptautinėje kosminėje stotyje vykdomiems tyrimams išleidžia 300 milijonų dolerių, vieno astronauto išlaikymas kainuoja 7,5 milijono dolerių per dieną. Axiom teigia, kad galėtų pasiūlyti daug pigesnes paslaugas, taigi tai leistų stotyje dirbti didesniam skaičiui astronautų. Jų ruošimas, beje, turėtų prasidėti jau šiemet, o mokomieji skrydžiai į TKS - 2019-aisiais. Kito dešimtmečio viduryje, kai TKS greičiausiai baigs darbą, komercinė stotis taptų dar patrauklesnė. Be to, joje galėtų prasidėti kosminės pramonės tyrimai ir darbai, pavyzdžiui palydovų spausdinimas.

Tuo tarpu iš vis dar veikiančios TKS išskrido Japonijos erdvėlaivis HTV-6, kuris prieš kelias savaites atskraidino atsargų krovinį. Laivas apie savaitę skraidys orbitoje, kol galiausiai vasario 5-ą dieną sudegs Žemės atmosferoje. Per savaitę jis atliks eksperimentą, pavadintą KITE, skirtą išbandyti kosminių šiukšlių utilizavimo technologiją. KITE - tai 700 metrų ilgio trosas, kurį HTV-6 išvynios ir įelektrins. Trosas turėtų prisitraukti nedideles šiukšles ir nutempti jas kartu su erdvėlaiviu į Žemės atmosferą, kur jos sėkmingai sudegs.

***

Žemės formavimasis. Iš kokių objetų susiformavo Žemė? Ilgą laiką buvo manoma, kad tai buvo dažniausiai šiuo metu sutinkami meteoroidai - angliniai chondritai. Juose esančių cheminių elementų santykiai panašūs į Žemės plutoje randamus. Tačiau toks aiškinimas susiduria su problema - anglinių chondritų sudėtyje esančio deguonies izotopų (skirtingų deguonies versijų, kurių branduoliai turi nevienodą neutronų skaičių) santykiai yra visai kitokie, nei Žemėje. Tuo tarpu kito meteoroidų tipo - enstatitinių chondritų - deguonies izotopų santykis yra beveik toks pat, kaip Žemėje, tačiau skiriasi cheminių elementų gausų santykiai. Dabar pristatyti du nauji tyrimai, kuriuose nagrinėjama Žemę sudariusių uolienų elementų sudėtis, remiantis jų cheminiu reaktyvumu su geležimi. Taip nustatoma, kad vėlyvuoju planetos formavimosi laikotarpiu į Žemę daugiausiai krito uolienos, atitinkančios enstatitinius chondritus. Taip pat šie tyrimai parodo, kad vanduo į Žemę buvo atneštas daugmaž tolygiai per visą planetos formavimosi laikotarpį, o ne jo pabaigoje, kaip manyta anksčiau. Skirtumai tarp elementų gausų enstatitiniuose chondrituose ir Žemėje turbūt gali būti paaiškinami vėlesne Žemės evoliucija, elementų pasiskirstymu tarp plutos ir gilesnių sluoksnių bei tektoninių plokščių judėjimo padariniais. Tyrimų rezultatai publikuojami Nature (pirmas straipsnis, antras straipsnis).

Kita įdomi meteoritinė žinia - pasirodo, senovėje meteoritai, krentantys į Žemę, buvo visai kitokie, nei dabar. Dauguma Žemėje randamų meteoritų susiformavo prieš 460 milijonų metų, kai kažkur Saulės sistemoje susidūrė du dideli asteroidai. Dauguma šių meteoritų yra sudaryti iš akmenų, dulkių ir metalų mišinio, kuris byloja, kad juos paskleidę asteroidai buvo nediferencijuoti - neturėjo plutos, mantijos ir branduolio. Naujas tyrimas, kuriame buvo nagrinėti tik senesni nei 460 milijonų metų amžiaus meteoritai, atskleidė, kad tada į Žemę krentantys akmenys buvo visiškai kitokie. Jų sandara byloja apie kilmę iš diferencijuotų kūnų, tokių kaip Žemė, Marsas ar kai kurie didesni asteroidai, tokie kaip Vesta. Tiksliau sakant, apie du trečdalius senųjų meteoritų galima priskirti didelio smūgio į Vestą padariniams, o trečdalį - įvairių primityvių dalinai diferencijuotų kūnų liekanoms. Tai reiškia, kad spręsti apie Saulės sistemos formavimąsi iš meteoritų, randamų Žemėje, reikia gerokai atsargiau, nei buvo daroma įprastai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Plutono paviršiaus nuotraukų mozaika. ©NASA/JHUAPL/SwRI

Savaitės paveiksliukas – Plutono plutonlapis, sudarytas iš New Horizons nuotraukų. Tai yra detaliausias Plutono paviršiaus vaizdas, kurį turėsime artimiausioje ateityje.

***

Charono ledynų judėjimas. Žemėje tektoninės plutos plokštės, judančios ant minkštų mantijos uolienų, nuolatos keičia planetos paviršių. Kai kuriose kitose planetose panašus procesas galėjo vykti joms vėstant – įrodymų rasta, pavyzdžiui, Merkurijuje. Dabar paskelbti įrodymai, kad panašus procesas vyko ir Plutono palydove Charone. Tik ten judėjo ne uolienos, o ledo plokštės, kai Charonas vėso, o jo gelmėse buvęs vanduo stingo į ledą ir plėtėsi. Charono nuotraukose matyti struktūros, panašios į susiformuojančias Žemėje tektoninių plokščių sandūrose – įgriuvos, plėtimosi palikti kanjonai, trūkių linijos. Tačiau Charone nematyti nei vieno tektoninio kalnagūbrio, panašaus į Žemės Himalajus ar Alpes. Iš to galima spręsti, kad Charone tektoninės plokštės judėjo dėl kūno plėtimosi. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Egzoplanetų paieškos. Šiuo metu yra patvirtinta maždaug 3400 egzoplanetų. Artimiausiais metais jų bus atrandama vis daugiau; vien šiemet į kosmosą pakils du egzoplanetoms skirti teleskopai. Visi egzoplanetų duomenys saugomi NASA egzoplanetų archyve. Nuo 2013-ųjų metų viešai prieinama sistema leidžia nagrinėti turimus duomenis apie egzoplanetas, ieškoti statistinių sąryšių tarp jų ir taip pildyti mūsų supratimą apie planetų įvairovę. Plačiau apie ją rašo Space.com.

Viena įdomi egzoplanetų sistema yra HR 8799, kurią sudaro keturios planetos, besisukančios aplink penkis kartus už Saulę šviesesnę žvaigždę. Žvaigždė yra pusantro karto masyvesnė už Saulę, o jos amžius – vos apie 60 milijonų metų. Keturios planetos, iš kurių pirmoji aptikta prieš devynerius metus, sukasi tarpusavio rezonanse: vieneri tolimiausios planetos metai atitinka dvejus trečiosios, keturis antrosios ir aštuonis arčiausiai žvaigždės esančios planetos metus. O dar šios planetos yra pakankamai toli nuo žvaigždės ir pakankamai masyvios, kad jas įmanoma stebėti tiesiogiai. Dabar iš septynių metų stebėjimų duomenų sukurtas trumpas filmukas, parodantis, kaip šios planetos juda. Iš pirmo žvilgsnio – nieko įspūdingo, bet pagalvojus, kad štai mes žiūrime į 40 parsekų atstumu esančios planetų sistemos judėjimą, tampa žavu.

***

Augantys karštieji Jupiteriai. Karštaisiais Jupiteriais vadinamos dujinės milžinės planetos, kurios sukasi labai arti savo žvaigždžių. Jų temperatūra labai aukšta, dėl to paviršiniai planetos sluoksniai išsipučia ir planeta tampa didesnė, nei tokios pat masės šaltasis Jupiteris. Dabar pirmą kartą pristatyta analizė, parodanti, kad karštieji Jupiteriai padidėja žvaigždei senstant. Sendamos žvaigždės karštėja, taigi ir jų spinduliuotė stiprėja. Anksčiau buvo spėjama, kad dėl to turėtų didėti ir planetos, bet dabartinis tyrimas yra pirmasis tvirtas tokio pokyčio įrodymas. Ateityje tikimasi surinkti pakankamai duomenų, kad būtų galima išsiaiškinti, ar dujinės milžinės, esančios toliau nuo žvaigždžių, irgi padidėja, kai žvaigždės palieka pagrindinę seką ir tampa milžinėmis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Mėnulius išmetančios planetos. Mėnulių Saulės sistemoje yra žymiai daugiau, nei planetų. Dažnai šnekama, kad kitose planetų sistemose jų irgi gali būti daug, o masyvūs mėnuliai, besisukantys aplink dujines milžines, gali būti netgi tinkami gyvybei. Bet kol kas egzomėnulių nėra aptikta. Kodėl? Viena galima priežastis – juos tiesiog sunku pamatyti. Bet gali būti ir kita: jei planeta dėl žvaigždės spinduliuotės garuoja, laikui bėgant ji praranda savo mėnulius. Bent jau taip teigia nauji skaitmeniniai modeliai. Garuodama planeta netenka masės, todėl mažėja sritis, kurioje planetos gravitacija nustelbia žvaigždės gravitaciją, o bet kokie aplink esantys mėnuliai tolsta. Nutolus pakankamai dideliu atstumu, gali subyrėti visa mėnulių sistema. Daugybė egzoplanetų yra gerokai arčiau savo žvaigždžių, nei Žemė prie Saulės, taigi joms šis mechanizmas gali būti svarbus. Šio tyrimo rezultatai galės būti naudingi, renkantis taikinius egzomėnulių paieškos projektams. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Nykštukinių galaktikų spiečius. Teoriniai Visatos struktūros formavimosi modeliai prognozuoja, kad Visatoje turėtų egzistuoti nykštukinių galaktikų spiečiai, sudaryti iš 10-1000 kartų už Paukščių Taką mažesnių galaktikų. Tačiau aptikti tokius spiečius labai sudėtinga, ir iki šiol to nebuvo pavykę padaryti. Bet dabar, naujame tyrime, pristatomi net septyni tokie spiečiai, kurių kiekvieną sudaro 3-5 nykštukinės galaktikos. Atstumas iki šių grupių yra tarp 60 ir 200 megaparsekų – tokiame erdvės tūryje maždaug septynių tokios masės spiečių ir galima buvo tikėtis, remiantis teoriniais skaičiavimais. Iš panašių galaktikų grupių ankstyvojoje Visatoje formavosi masyvesnės, tarp jų ir Paukščių Takas, taigi naujai atrastų spiečių tyrimai padės suprasti ir tamsiosios materijos, ir galaktikų evoliucijos subtilybes. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Keistas tolimas objektas. Objektai, ypač tolimi, dažnai būna matomi tik nedidelėje elektromagnetinio spektro dalyje; kitose dalyse jų spinduliuotė tiesiog per silpna. Visgi gana netikėta yra aptikti objektą, kuris matomas tik viename submilimetrinių bangų ruožo intervale, o nei radijo, nei infraraudonųjų, nei regimųjų ar energingesnių spindulių ruožuose jo nematyti. Būtent toks objektas yra nykštukinė galaktika, aptikta šalia gravitaciškai lęšiuoto kvazaro QSO MG0414+0534. Tokia objekto spinduliuotė yra labai keista, bet atrodo, kad ją įmanoma paaiškinti, jei objektas nuo mūsų nutolęs tiek, kad jo spinduliuotė iki mūsų keliavo 5-8 milijardus metų. Tokiu atveju objekto dydis yra apie penkis kiloparsekus, o masė – apie milijardą Saulės masių. Net vieną šimtąją dalį šios masės sudaro tarpžvaigždinės dulkės – tai gerokai didesnis santykis, nei aplinkinėse galaktikose, tokiose, kaip Paukščių Takas. Gali būti, kad Visatoje yra daug panašių galaktikų, kurių šviesą dengia daugybė dulkių. Tereikia jas atrasti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Visata plečiasi greičiau. Visatos plėtimosi spartą nurodo Hablo parametras – dydis, lygus greičiui, kuriuo nuo mūsų tolsta tam tikru atstumu esantis objektas. Jau senokai žinoma, kad Hablo parametro vertė aplinkinėje Visatoje yra apie 70 kilometrų per sekundę vienam megaparsekui, bet tiksli vertė neaiški iki šiol. Prieš porą metų paskelbtuose Planck teleskopo duomenų analizės tyrimuose nurodyta vertė yra apie 67 km/s/Mpc, tačiau dabar nauji duomenys, kuriuose naudojamas lęšiuojamų kvazarų spinduliuotės kitimas, duoda didesnę vertę – 72 km/s/Mpc. Abiejų verčių paklaidos yra gerokai mažesnės, nei skirtumas tarp jų. Kur gali slypėti neatitikimo paaiškinimas? Yra teigiančių, kad tai – „naujos fizikos“ (t. y. mums dar nežinomų dėsnių, jėgų ar sąveikų) pasireiškimas. Bet priežastis gali būti paprasčiausiai ta, kad kosminė foninė spinduliuotė ir lęšiuoti kvazarai (kurių gražių nuotraukų kolekciją rasite čia http://www.space.com/35463-universe-expansion-in-quasars-hubble-photos.html) duoda informaciją apie skirtingus Visatos evoliucijos etapus. Jei Visatos plėtimasis vyksta ne taip, kaip numato paprasčiausi dabartiniai kosmologiniai modeliai, o, pavyzdžiui, tamsiosios energijos tankis po truputį auga, tai gali paaiškinti ir stebėjimų rezultatų neatitikimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pačiai pabaigai – filmukai. Taip, daugiskaita, nes šįkart jų ne vienas, o visi penki. YouTube kanalas Minute Physics kartu su kosmologo Sean Carroll siūlo trumpus entropijos ir jos svarbos pristatymus. Kas tai per dalykas? Kodėl laikas juda į priekį? Ar egzistuoja priežastis ir pasekmė? Kaip formuojasi struktūros? Apie tai ir daugiau – savaitės filmukuose:

***

Štai tokios žinios sausio pabaigai. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *