Kąsnelis Visatos CCLXIII: Apylinkės

Praėjusios savaitės naujienose yra daug Saulės sistemos – čia ir vandens ledas Merkurijuje, ir nusileidimo Veneroje perspektyvos, ir Jupiterio bei Saturno palydovai. Yra naujienų ir iš toliau – kamuolinių spiečių su juodosiomis skylėmis, egzoplanetų paieškų ir ardomų žvaigždžių. Apie viską, kaip įprasta, skaitykite po kirpsniuku.

***

NASA perspektyvos. Kol kas vis dar neaišku, kas bus naujasis NASA vadovas, tačiau vidiniai JAV prezidento Trumpo administracijos dokumentai atskleidžia naują viziją šiai organizacijai. Svarbiausia užduotis – glaudesnis bendradarbiavimas su privačiomis kompanijomis, tokiomis kaip Boeing, Lockheed Martin, SpaceX ir Blue Origin. Taip būtų padėti pamatai kosmoso ekonomikai. Dar ambicingesni planai – privačių kompanijų erdvėlaiviai, skraidinantys žmones į Mėnulį per artimiausius dešimt metų. Pabrėžiama, kad NASA turėtų koncentruotis būtent į rinkos kosmose sukūrimą, o ne į „ezoteriškas“ veiklas, tokias kaip abstraktūs „tyrinėjimai“.

Tuo tarpu kompanija NanoRacks, užsiimanti mažųjų palydovų paleidimu, gavo leidimą įrengti Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) papildomą šliuzą. Kartu su Boeing kuriamas šliuzas turėtų būti sumontuotas 2019-aisiais metais; per jį bus galima paleidinėti nedidelius palydovus, o galbūt ir kitokių panaudojimo galimybių atsiras. Tai – vienas iš NASA pernai rudenį paskelbto kvietimo išnaudoti TKS galimybes projektų.

***

Branduolinių jėgainių atliekų utilizavimas yra nenykstanti problema. Radioaktyvų kurą reikia kažkur saugiai padėti tūkstančiams metų. Galbūt būtų galima jį tiesiog numesti į Saulę? Apie tokį pasiūlymą – savaitės filmuke:

***

Merkurijaus ledo kilmė. Nors Merkurijuje yra ypatingai karšta, arti ašigalių kai kuriuose krateriuose aptikta vandens ledo. Nauja MESSENGER zondo duomenų analizė rodo, kad ledo storis daugelyje kraterių yra 15-85 metrai, gerokai daugiau, nei ankstesniais vertinimais. Šis rezultatų intervalas, deja, neleidžia nustatyti, kaip tas ledas Merkurijuje atsirado. Hipotezių yra keletas: jį galėjo atnešti ilgo periodo kometos iš Oorto debesies; trumpo periodo kometos iš Kuiperio žiedo; arba netgi asteroidai ir meteoritai. Tai, kad ledo aptikta ne viename, o daugelyje kraterių, leidžia atmesti hipotezę, jog visas Merkurijuje esantis vanduo buvo atneštas vieno stambaus objekto. Tikslesnis ledo sluoksnio storio nustatymas padės išsiaiškinti jo kilmę – jei storis yra gerokai didesnis, nei dabartinė apatinė riba, tai reikštų, kad Oorto debesies kometos ir asteroidai yra menkai tikėtinas paaiškinimas. Progresą pasiekti galbūt padės paskutinių MESSENGER atsiųstų duomenų analizė arba naujo Merkurijaus zondo BepiColombo, kuris turėtų išskristi kitų metų spalį, o Merkurijų pasiekti 2025-aisiais metais. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Veneros paviršiaus tyrimai. Veneros paviršiaus sąlygos yra pražūtingos ne tik žmonėms – žemiška technologija irgi ilgai neištveria aukšto slėgio ir temperatūros. Kol kas visi Veneros paviršiuje nusileidę zondai dirbdavo tik po keletą valandų. Dabar NASA mokslininkai pristatė elektronikos paketą, kuris Veneros paviršiaus sąlygomis sėkmingai veikė net 521 valandą – daugiau nei šimtą kartų ilgiau už ankstesnius. Elektroninės grandinės paremtos labai atspariu puslaidininkiu silicio karbidu. Šios sistemos kiek anksčiau buvo išbandytos labai aukštoje temperatūroje, tačiau Žemės slėgio ir atmosferos sudėties sąlygomis, mat buvo kuriamos kaip naujos kartos prietaisai, galintys veikti lėktuvų variklių karštose dalyse. Su tokia naujos kartos elektronika ateities Veneros zondai (ir stacionarūs, ir važinėjantys) galės būti daug lengvesni, nes jų prietaisams reikės mažiau apsaugos nuo aplinkos sąlygų. Ar tai reiškia, kad netrukus sulauksime ilgalaikės misijos Veneros paviršiuje? Kol kas tokia neplanuojama, bet per penkis ar dešimt metų visko gali būti. Elektronikos tyrimo rezultatai publikuojami AIP Advances.

***

Jupiterio kilmė. Nauji senovinių meteoritų tyrimai rodo, kad Jupiteris ir Saturnas susiformavo vos per keturis milijonus metų nuo Saulės atsiradimo. Šie meteoritai, vadinami angritais, labai gerai išsaugo informaciją apie magnetinį lauką, kokiame susiformavo. Išanalizavus keturis angritus, nukritusius Brazilijoje, Argentinoje, Antarktidoje ir Sacharos dykumoje, buvo labai tiksliai nustatytas jų amžius – 4563,5 milijono metų, vos 4 mln. metų mažiau, nei Saulės amžius. Be to, juos neaptikta įmagnetėjimo požymių, tai reiškia, kad jiems formuojantis aplinkinis magnetinis laukas buvo nykstamai silpnas. Protoplanetiniuose diskuose magnetinis laukas yra daug stipresnis, taigi angritų formavimosi metu disko jau nebebuvo. Tai reiškia, kad bent jau didžiosios planetos turėjo jau būti susiformavusios, mat vėliau nebebūtų likę medžiagos jų atmosferoms suformuoti. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

Kita su didžiosiomis planetomis susijusi įdomybė – jų gelmėse gali egzistuoti stabilūs helio ir kitų elementų junginiai. Helis yra labiausiai inertiškas cheminis elementas, t. y. jis praktiškai su niekuo nereaguoja. Yra žinomi keli junginiai, kuriuos helis gali sudaryti, tačiau jie visi yra nestabilūs. Dabar skaitmeniniais modeliais apskaičiuota, kad labai aukšto slėgio sąlygomis gali susiformuoti stabilus dinatrio helidas (Na_2 He) ir dinatrio heloksidas (Na_2 HeO). Pirmąjį junginį pavyko ir pagaminti laboratorijoje. Slėgiai, reikalingi šiems junginiams susiformuoti, daugiau nei 100 tūkstančių kartų viršija atmosferos slėgį Žemės paviršiuje, bet gali būti aptinkami planetų-milžinių gelmėse. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Chemistry.

***

Jupiterio antarktida. ©NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Savaitės paveiksliukas – jau eilinė graži Junonos atsiųsta Jupiterio nuotrauka. Šįkart – pietų ašigalis, kuriame irgi matyti įvairūs ciklonų sūkuriai. Nuotrauka daryta iš kiek daugiau nei 76 tūkst. km nuotolio.

***

Planetų miglos. Įvairių planetų ar jų palydovų paviršių gaubia atmosferoje pasklidusi migla – įvairių junginių, dažniausiai metano, skydas. Naujame tyrime analizuojamas miglos poveikis planetų, panašių į Žemę, paviršiaus tinkamumui gyvybei, šioms planetoms esant prie įvairių žvaigždžių. Mūsų Žemė prieš pusantro milijardo metų taip pat buvo labai miglota; dėl to jos temperatūra buvo žemesnė, nei dabar. Apskritai miglos poveikis gyvybingumui gali būti dvejopas: joje yra daug organinių molekulių, kurios gali duoti pradžią gyvybei ar paspartinti jos vystymąsi, bet iš kitos pusės per tanki migla gali atšaldyti planetą ir sustingdyti jos paviršių. Skaitmeniniais modeliais nustatyta, kad prie karštesnių žvaigždžių esančiose planetose migla nesiformuoja, nes ultravioletinė spinduliuotė pernelyg efektyviai naikina organines molekules atmosferoje, o prie mažų žvaigždžių migla neturi tokio reikšmingo vėsinimo poveikio, nes žvaigždė spinduliuoja daug didelio bangos ilgio fotonų, kuriuos miglos dalelės praleidžia lengviau. Tuo tarpu Saulės ir panašių žvaigždžių planetose egzistuoja riba, koks gali būti maksimalus miglos tankis: jam augant, lėtėja miglą kuriančios cheminės reakcijos, taigi atmosfera save reguliuoja. Greičiausiai tokia riba buvo pasiekta senovės Žemėje. Taip pat sumodeliuotos galimybės miglą aptikti egzoplanetų atmosferose. Atrodo, kad Džeimso Vebo kosminiu teleskopu tą padaryti bus galima, taigi miglota atmosfera gali padėti atrinkti planetas tolesniems tyrimams. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gyvybė prie nykštukių. Planetos, esančios raudonųjų nykštukių gyvybinėse zonose, yra vienas dažniausiai minimų planetų tipų, galimai tinkančių gyvybei. Deja, realybė turbūt yra ne tokia palanki: nauji skaičiavimai rodo, kad raudonųjų nykštukių gyvybinėje zonoje yra tiek daug ultravioletinės spinduliuotės, kad dauguma planetų greitai prarastų didelę dalį atmosferos. Nors raudonųjų nykštukių ultravioletinės spinduliuotės intensyvumas mažesnis, nei Saulės, jų gyvybinė zona taip pat yra arčiau žvaigždės, taigi planeta gauna didesnę UV dozę. Šie rezultatai taip pat mažina viltis rasti gyvybei tinkamą planetą prie Kentauro Alfos. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

Kita naujiena apie žvaigždes-nykštukes susijusi ir su Žemės praeitimi. Žinome, kad į Žemę vanduo atkeliavo iš kosmoso, greičiausiai jį atnešė kometos. Dabar aptikta baltoji nykštukė WD 1425+540, kurios spektre matyti anglies, deguonis, azotas ir vandenilis – keturi cheminiai elementai, labai svarbūs gyvybei. Šie elementai nykštukės paviršiuje ilgai neišlieka, taigi jie turėjo ten atkeliauti per pastaruosius 100 tūkstančių metų. Atradėjai mano, kad cheminius elementus atnešė žvaigždės suardyta didelė kometa (maždaug dvigubai didesnė už Halio kometą). Tai reiškia, kad ir kitose žvaigždžių sistemose egzistuoja kometos, turinčios vandens ledo (kitaip vandenilio egzistavimą kometoje sunku paaiškinti), ir galėjusios tą vandenį atnešti į planetas, esančias arti žvaigždžių. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

***

Pulsarinė baltoji nykštukė. Pulsarai yra neutroninės žvaigždės, turinčios labai stiprų magnetinį lauką, kuris suspaudžia žvaigždės spinduliuotę arti magnetinio lauko ašies. O dabar atrasta baltoji nykštukė, kuri irgi turi pulsaro savybių. Ši žvaigždė, Skorpiono AR, yra dvinarėje sistemoje su raudonąja nykštuke. Kas dvi minutes ši sistema sužimba ryškiau, o paskui nuslopsta – visai kaip pulsarai. Taip įvyksta dėl to, kad baltosios nykštukės spinduliuotė sklinda siauru kūgiu ir periodiškai apšviečia kompanionę. Kompanionės paviršiniai sluoksniai nuo intensyvios šviesos išgaruoja ir nulekia pagreitinti beveik iki šviesos greičio. Dabar išmatuota baltosios nykštukės spinduliuotės poliarizacija ir nustatyta, kad ji yra labai didelė – tiksliai tokia, kokios būtų tikimasi iš analogiškai spinduliuojančio pulsaro. Baltosios nykštukės magnetinio lauko stiprumas yra apie 500 megagausų (Žemės magnetinio lauko stiprumas yra šiek tiek mažiau nei 1 gausas, šaldytuvo magnetuko laukas – apie 100 gausų). Tai pirmasis žinomas toks objektas. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Vidutinė juodoji skylė. Žinomos juodosios skylės būna dviejų tipų – žvaigždinės masės (jų masė siekia nuo 3 iki maždaug šimto Saulės masių) ir supermasyvios (masė nuo kelių šimtų tūkstančių iki 20 milijardų Saulės masių). Tarp šių ruožų yra intervalas, kuriame juodųjų skylių neaptikta. Tiesa, buvo ne vienas ir ne du atvejai, kai manyta, jog tarpinės masės juodosios skylės aptiktos, bet vėliau paaiškėjo, kad tai visgi ne jos. Dabar paskelbta apie dar vieną galbūt aptiktą tarpinės masės juodąją skylę. Šįkart ji – labai tikėtinoje vietoje: kamuolinio spiečiaus Tukano 47 centre, kur per milijardus metų žvaigždinės masės juodosios skylės galėjo susijungti į vieną masyvesnę. Juodosios skylės signalas aptiktas tyrinėjant spiečiuje esančių pulsarų padėtis. Šios žvaigždės vidutiniškai nuo spiečiaus centro nutolusios daugiau, nei būtų galima tikėtis, jei centre nebūtų juodosios skylės. Centre esanti juodoji skylė galėjo praryti dalį pulsarų, todėl likusieji yra išsidėstę didesniu atstumu nuo jos. Apskaičiuota juodosios skylės masė – tarp 1400 ir 3700 Saulės masių. Įdomu tai, kad spiečiuje nematyti jokio spinduliuotės šaltinio, kuris galėtų atitikti tokią juodąją skylę. Tai reiškia, kad jei juodoji skylė ten tikrai egzistuoja, aplink ją visiškai nėra dujų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Magelano debesų jungtis. Jau keletą metų žinome, kad Paukščių Tako palydovines galaktikas – Didįjį ir Mažąjį magelano debesis – jungia dujų srautas, besidriekiantis dar ir per pusę dangaus už jų. Dabar Gaia teleskopo surinktuose duomenyse aptikti du panašūs žvaigždžių tiltai, jungiantys šias galaktikas. Vienas tiltas sudarytas iš kintančiųjų Lyros RR tipo žvaigždžių, o kitas – iš jaunų pagrindinės sekos žvaigždžių. Lyros RR tipo kintančiosios žvaigždės taip pat sudaro ir halą aplink Didįjį Magelano debesį. Iš šio halo dydžio galima apskaičiuoti ir galaktikos masę, kuri, pasirodo, sudaro apie 10% Paukščių Tako masės – gerokai daugiau, nei manyta iki šiol. Skirtumai tarp dujinio ir žvaigždinių tiltų taip pat turėtų padėti nustatyti Paukščių Tako pakraščių struktūros savybes: pavyzdžiui, jonizuotų dujų, priklausančių Paukščių Takui, bet sąveikaujančių su Magelano srautu, tankį. Kol kas šie atradimai yra tik pirminiai, po jų turėtų sekti ne vienas ir ne du detalesni skaičiavimai. Be to, Gaia teleskopas vis dar renka duomenis, taigi atradimų dar bus daugybė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ilgas žvaigždės rijimas. Supermasyvios juodosios skylės kartais suardo ir praryja pro šalį lekiančias žvaigždes. Tokie potvyninio suardymo įvykiai leidžia aptikti neaktyvias juodąsias skyles, kurios neturi ilgalaikio jas maitinančio medžiagos rezervuaro. Įprastai tokie įvykiai trunka apie metus: suardyta žvaigždė suformuoja diską aplink juodąją skylę, medžiaga pradeda kristi į centrą ir nušvinta, o disko šviesis laikui bėgant mažėja. Bet dabar paskelbta apie daugiau nei dešimt metų trunkančius potvyninio suardymo proceso stebėjimus. Nykštukinės galaktikos SDSS J150052.07+015453.8, dydžiu panašios į Didįjį Magelano debesį, centre esanti juodoji skylė dar 2005-aisiais metais nušvito taip, kaip būna potvyninių suardymų metu, ir vis dar tebešviečia. Tokį elgesį galima paaiškinti tuo, kad juodoji skylė toje galaktikoje yra santykinai maža – tik milijoną kartų masyvesnė už Saulę. Dviejų Saulės masių žvaigždė, kokią turbūt ji suardė, yra per didelis kąsnis tokiai žvaigždei, tad žvaigždės medžiaga į juodąją skylę krenta lėčiau, nei įprastai, ir švytintis diskas išsilaiko ilgiau. Tokie reti reiškiniai padeda patikrinti įvairius juodųjų skylių akrecijos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai ir visas kąsnelis apie praėjusią savaitę. Kaip įprasta, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

2 comments

  1. Dvejopi jausmai dėl trumpos NASA vizijos. Aišku apmaudu dėl mažėjančių investicijų į „ezoteriką“, bet jei toks krypties pakeitimas padės apčiuopiamai greičiau įsukti kosmoso ekonomiką, tai savo ruožtų sąlygos didesnes bendras investicijas į kosminių technologijų vystymą ir masto ekonomijos atsiradimą, ko pasėkoje per artimiausius kelis dešimtmečius gali būti ir ženkliai daugiau ezoterikos linkme nudirbta, nei kad nuosekliai į ją investuojant. Vien n metų NASA užsakymų solidžiai remtos SpaceX raketų išvystymas žada visiškai kito lygio galimybes už tą pačią kainą.

    Susidarius tokiai situacijai įdomu ar yra teisinės galimybės ar praktika ezoteriškas NASA misijas finansuoti filantropų (o gal visgi filosofų?) lėšomis? Ir „ekonomikos įsukimui“ nereikalingi mokslininkai turėtų kuo užsiimti ir būtų paprasčiau, nei kurti ir crowdfundinti startuolius konkrečioms misijoms.

    1. Mano mintys apie NASA viziją labai panašios. Dėl „ezoteriškų“ misijų finansavimo – kažkiek jo liks, kažkiek finansavimo eina ne tik per NASA (turiu omeny, net ir JAV), filantropai finansuoti tyrimus tikrai turi galimybę (tik nedaug tą daro). Tai tragedijos lygtai nėra.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *