Kąsnelis Visatos CCLXIV: Statistika

Statistika padeda nustatyti, kaip toli esame nuo Galaktikos centro. Statistika išsprendžia gilias kosmologines problemas. Statistiškai netikėtas įvykis - ką tik įvykusio supernovos sprogimo užfiksavimas - padeda geriau suvokti žvaigždžių evoliuciją. Kur pažvelgsi, visur statistika. Apie statistines ir anomalias naujienas - po kirpsniuku.

***

Pradėkime nuo filmuko. Jame sudėta septynerių metų trukmės Saulės stebėjimų informacija iš Saulės dinamikos observatorijos. Matome, kaip Saulės aktyvumas auga, pasiekia piką 2013 m. pabaigoje ir po truputį nurimsta. Filmukas, beje, pritaikytas žiūrėjimui per didelį ekraną – 4k kokybės:

***

Kosmoso kolonizavimo institutai. Praeitą savaitę NASA paskelbė, jog per artimiausius penkerius metus skirs po 15 milijonų dolerių dviem naujiems tyrimų institutams, kuriuose bus sprendžiamos kosmoso kolonizavimo problemos – medžiagų mokslo ir biologinių gamybos procesų. Abu institutai bus tarpdisciplininės įvairių universitetų darbuotojų vadovaujamos institucijos. Biogamybą, t. y. mikrobų panaudojimo kuro, maisto ir statybinių medžiagų gamybai galimybes tyrinės Berklyje įsikursiantis CUBES (Center for the Utilization of Biological Engineering in Space), o anglies nanovamzdelių technologijų pritaikymą erdvėlaivių gamyboje nagrinės Mičigano technologijos universiteto kuriamas US-COMP (Ultra-Strong Composites by Computational Design ). Tikimasi, kad abiejų institutų tyrimai duos ir Žemėje pritaikomų technologinių proveržių.

***

Organika asteroidų žiede. Organiniai junginiai aptinkami daug kur kosmose, bet taip jau atsitiko, kad iki šiol Asteroidų žiede jų užfiksuota nebuvo. Dabar pranešta apie alifatinių organinių molekulių aptikimą Cereros paviršiuje. Alifatiniai junginiai turi anglies atomų grandis, prie kurių jungiasi azotas, deguonis, vandenilis ir kiti atomai. Dawn zondo duomenys atskleidė, kad pietiniame Cereros pusrutulyje esančiame Ernutetės krateryje yra tokių junginių. Tikslių junginių cheminių formulių nustatyti neįmanoma, nes aptikta tik viena spektro linija, susidaranti anglies ir vandenilio atomų jungtyje, bet junginį sudarančių atomų gali būti ir daugiau. Signalo pasklidimas per visą 50 km skersmens kraterį rodo, kad organiniai junginiai turbūt susiformavo Cereroje, o ne buvo atnešti asteroidų ar kometų smūgių. Kartu su kitais žinomais junginiais, esančiais Cereroje paviršiuje, organinės medžiagos gali dalyvauti įvairiose cheminėse reakcijose, kurioms energiją teikia Saulės spinduliuotė. Nors Cerera – nedidelis kūnas, gerokai mažesnis už mūsų Mėnulį, bet įdomybių jame netrūksta. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Atraskime devintąją planetą. Saulės sistemos pakraščiuose yra daugybė mažų objektų, bei – greičiausiai – didelė devinta planeta. Aptikti juos nelengva, nes jie blausūs, taigi vos matomi nuotraukose. Viso dangaus apžvalginės nuotraukos, ypač daromos infraraudonųjų spindulių ruože, gali padėti, bet reikia, kad jas kažkas peržiūrėtų. Taigi NASA sukūrė tinklalapį, kuriame savanoriai gali prisidėti prie devintosios planetos ir kitų Saulės sistemos pakraščių objektų paieškų. Paieškų dalyviams siūloma peržiūrėti trumpus vaizdo siužetus, sudėtus iš WISE teleskopo darytų nuotraukų, ir ieškoti juose judančių objektų. Automatinės paieškos čia neveikia, nes nuotraukose yra daug triukšmo – nereikšmingų fotonų, nežymiai pakitusių žvaigždžių atvaizdų ir panašių artefaktų, kurie supainiotų automatines sistemas. Projektu taip pat tikimasi atrasti keletą netoli Saulės greičiausiai esančių rudųjų nykštukių – neįsižiebusių žvaigždžių. Paieškų projektą Backyard Worlds rasite čia.

***

Planetos iš susigrūdimų. Planetos formuojasi jaunas žvaigždes supančiuose protoplanetiniuose diskuose. Pačių diskų susiformavimas nėra iki galo išaiškintas procesas. Diskai susidaro iš pačią žvaigždę formuojančios medžiagos, kuri sukasi per greitai, kad sukristų į žvaigždę. Ir visgi tam, kad suformuotų diską, jo medžiaga pati turi sulėtėti – prarasti judesio kiekio momentą. Iki šiol nebuvo aišku, kaip šis procesas vyksta, bet nauji labai jaunos žvaigždės L1527 stebėjimai padeda ieškoti atsakymo. Ši žvaigždė turi 150 astronominių vienetų spindulio diską (1 astronominis vienetas yra vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės), kurį gaubia gerokai didesnis daugmaž sferiškas apvalkalas. Disko pakraštys yra riba, pro kurią apvalkalo medžiaga neturėtų praeiti, nes jos judesio kiekio momentas yra per didelis. Bet būtent ties šia riba aptikta storesnė ir šiltesnė disko dalis. Šiuos rezultatus, kartu su informacija apie dujų judėjimą, tyrėjai interpretuoja šitaip: apvalkalo medžiaga, sąveikaudama su disko pakraščiu, sukuria smūginę bangą, kurioje dujos įkaista. Dalis apvalkalo dujų išlekia statmenai disko plokštumai ir prisideda prie žvaigždės vėjo, taip išsinešdama nemažai judesio kiekio momento. Likusios dujos sulėtėja pakankamai, kad galėtų prisijungti prie disko ir formuoti planetas. Tokį procesą galima palyginti su automobilių spūstimi. Tyrimo rezultatai publikuojami Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

***

Egzomėnulių aptikimo galimybės. Teoriškai egzomėnulių – egzoplanetų palydovų – turėtų būti daugiau, nei pačių egzoplanetų. Bet juos aptikti gerokai sunkiau, nei egzoplanetas. Pavyzdžiui, kad Keplerio teleskopu pavyktų aptikti egzomėnulį, jis turėtų būti bent jau Marso masės. Saulės sistemoje tokių masyvių palydovų nėra. Tačiau jie gali egzistuoti kitur: naujais skaitmeniniais modeliais apskaičiuota, jog tokie mėnuliai gali susiformuoti susiduriant superžemės dydžio planetoms. Superžemės yra gana dažnas planetų tipas kitų žvaigždžių sistemose. Susidūrus dviem tokioms planetoms, išmesta medžiaga gali suformuoti didesnį nei dešimtadalio Žemės masės palydovą, kurį Kepleris iš principo galėtų aptikti. Taigi paieškos nėra beviltiškos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ar skambinti ateiviams? Pasyvios nežemiškų protų paieškos, arba SETI, tęsiasi jau pusšimtį metų. Aktyvios paieškos, t.y. žinučių siuntimas arba METI, yra gerokai labiau kontroversiška ir reguliariai netaikoma idėja. Kodėl? Kai kurie garsūs žmonės teigia, kad pranešinėti apie save yra pavojinga ir verčiau reikėtų tyliai sėdėti savo planetoje bei nesiskelbti apie egzistavimą. Kiti sako, kad tai – pernelyg atsargus požiūris, o žinučių siuntimas negali kelti didesnio pavojaus, negu kelia dabartinis nevaldomas radijo signalų sklidimas į kosmosą. Pastarojo požiūrio laikosi ir vienas iš METI (Messagint ExtraTerrestrial Intelligence) vadovų Douglas Vakoch. Jo teigimu, žinučių siuntimas, vykdomas apgalvotai, gali leisti per kelis dešimtmečius patikrinti įvairias hipotezes apie nežemiškų protingų gyvybių egzistavimą, o ryšiai su nežemiška civilizacija duotų daugiau naudos, nei sukeltų pavojaus. Parinkti konkrečius METI projektus galima būtų juos vertinant mokslininkų bendruomenėje, panašiai kaip šiuo metu recenzuojami moksliniai straipsniai ar tyrimų projektų paraiškos.

***

Saulės padėtis Galaktikoje. Nustatyti atstumą nuo Saulės iki Galaktikos centro - nelengva užduotis. Paprasčiausias būdas tai padaryti - išmatuoti Galaktikos centro judėjimo dangaus skliautu greitį, kurį galima prilyginti Saulės judėjimo Galaktikos diske greičiui ir taip nustatyti, kaip toli Galaktikos centras yra. Bet nustatyti Saulės judėjimo greitį irgi nėra lengviausia užduotis. Laimei, čia mums į pagalbą ateina naujausi GAIA kosminio teleskopo duomenys. Skaičiavimams panaudoti daugiau nei 200 tūkstančių žvaigždžių, priklausančių mūsų Galaktikos diskui, greičiai Saulės atžvilgiu. Šie greičiai yra įvairūs - kai kurios žvaigždės juda greičiau už Saulę, kai kurios - lėčiau, kai kurios - panašiu greičiu. Bet žvaigždžių, kurios judėtų 240 km/s greičiu lėčiau už Saulę, yra labai mažai, gerokai mažiau, nei būtų tikėtina žiūrint į nežymiai besiskiriančius greičius. Tai reiškia, kad 240 km/s yra Saulės judėjimo aplink Galaktikos centrą greitis, o trūkstamos žvaigždės yra tos, kurios visiškai nesisuka Galaktikos centro atžvilgiu. Šios žvaigždės jau seniausiai nulėkė į Galaktikos centrinę dalį ir iš ten buvo išsviestos įvairiomis kryptimis, ne tik į diską. Taigi tokių žvaigždžių diske likę labai mažai. Iš greičio vertės apskaičiuotas atstumas iki Paukščių Tako centro yra 7.9 kiloparseko - kiek mažiau, nei rodė dauguma pastarųjų metų skaičiavimų. Tiesa, ir šio, ir ankstesnių skaičiavimų paklaidos yra nemažos, po kelis šimtus parsekų, tad rezultatai vieni kitiems labai neprieštarauja. Šių metų pabaigoje tikimasi sulaukti naujų GAIA duomenų, kuriais šį rezultatą turėtų pavykti gerokai patikslinti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Labai nauja supernova. Žvaigždžių sprogimų supernovomis prognozuoti kol kas nemokame, tad aptikti jas yra sudėtingas darbas, o rezultatus dažnai nulemia atsitiktinumas. Panašiai atsitiktinai prieš keletą metų pavyko aptikti supernovą, praėjus vos trims valandoms po sprogimo. Supernova SN 2013fs pažymėjo raudonosios milžinės mirtį ir buvo įprasta II tipo supernova. Įdomu tai, kad ją supo maždaug 100 astronominių vienetų spindulio medžiagos kiautas, greičiausiai išmestas žvaigždės per paskutinius metus iki sprogimo. Tai reiškia, kad medžiaga buvo išmetama tūkstantosios Saulės masės dalies per metus sparta - labai greitai, kaip žvaigždėms. Tikėtina, kad kitos žvaigždės, prieš sprogdamos supernovomis, nusimetinėja medžiagą taip pat greitai. Šis stebėjimas padės patobulinti ir žvaigždžių evoliucijos, ir supernovų sprogimų modelius. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature physics.

***

Ašigalinio žiedo galaktika NGC 660. ©CHART32, Johannes Schedler

Savaitės paveiksliukas – labai keistos formos galaktika. Mes esame įpratę, kad diskinės galaktikos yra plokščios, o elipsinės – apvalios. Ašigalinio žiedo galaktikos (angl. polar ring galaxies) šią taisyklę pažeidžia – jos turi diskus, bet taip pat turi daug žvaigždžių ir dujų, išsidėsčiusiu statmename diskui žiede. Tokie žiedai greičiausiai susidaro, kai galaktika suardo gana masyvią palydovę, bet tvirtų tokio proceso įrodymų nėra.

***

Juodųjų skylių paslaptys. Supermasyvios juodosios skylės turi reikšmingą poveikį savo galaktikoms – aktyvumo epizodų metu jos gali išpūsti didžiulius dujų burbulus ir sustabdyti žvaigždėdarą galaktikoje. Pastaruoju metu atrandama vis naujų įrodymų, kad žvaigždėdara galaktikoje dėl juodosios skylės poveikio gali ir paspartėti. Dabar paskelbti stebėjimų duomenys, pagrindžiantys vieną iš tokių spartinančių poveikių. Fenikso galaktikų spiečiaus centre esančios elipsinės galaktikos juodoji skylė išmeta čiurkšles, kurios sukūrė du didžiulius labai karštų dujų burbulus. Naujuose stebėjimuose aplink šiuos burbulus aptikti šaltų dujų srautai, judantys kartu su burbulais. Greičiausiai srautai susiformavo iš dujų, kurias besiplečiantys burbulai sustūmė į tankesnes struktūras ir sudarė joms sąlygas efektyviai atvėsti. Ateityje šios dujos turėtų nukristi atgal į galaktiką ir gali ten sukelti sparčią žvaigždėdarą arba iš naujo pamaitinti juodąją skylę ir duoti pradžią naujam aktyvumo epizodui. Tyrimo rezultatai arXiv.

Praėjusią savaitę pristatyta naujiena apie kamuoliniame spiečiuje galimai aptiktą kelis tūkstančius kartų už Saulę masyvesnę juodąją skylę paskatino vieną astrofiziką parašyti apie juodųjų skylių paslaptis. Rekomenduoju perskaityti - glaustai ir aiškiai išdėstyta ir koncepcijos istorija, ir keistenybės, ir atgarsiai populiariojoje kultūroje, ir tas pats naujas atradimas.

***

Ličio trūkumas Visatoje. Mūsų Visatoje trūksta ličio. Bent jau taip buvo manoma ilgą laiką, mat ličio - trečio lengviausio cheminio elemento - gausą Visatoje prognozuoja Didžiojo sprogimo teorija, bet ši prognozė buvo maždaug trigubai didesnė, nei stebima gausa. Kitų Didžiojo sprogimo metu susiformavusių elementų ir izotopų - helio, deuterio, tričio - gausos atitinka prognozę, taigi ličio neatitikimas atrodė nepaaiškinamas. O dabar pasiūlytas problemos sprendimas, kuris dar yra ir visai paprastas. Ankstesni cheminių elementų gausų skaičiavimai darė prielaidą, kad juos galima laikyti idealiomis dujomis. Tačiau realybėje jokios dujos nėra idealios, todėl ir jų greičių pasiskirstymas šiek tiek neatitinka idealaus, vadinamojo Maksvelo-Bolcmano skirstinio. Įskaičiavus galimybę atomų branduolių greičiams nukrypti nuo šio skirstinio paaiškėjo, kad galima rasti sąlygas, kai ir ličio, ir kitų cheminių elementų gausos atitinka šiandienines. Tiksliau sakant, pagrindinis skirtumas yra ne ličio, bet radioaktyvaus berilio izotopo susikūrimo spartoje. Berilis susiformuoja, kai helio atomai pagauna papildomus protonus ir neutronus, o vėliau skyla ir virsta ličiu. Jei dalelių greičiai yra šiek tiek mažesni, nei idealiųjų dujų atveju, pagavimo reakcijos susilpnėja ir berilio susiformuoja mažiau, o iš jo tada atsiranda mažiau ličio. Problema išspręsta? Galbūt ir taip, bet dar reikia patikrinti, ar cheminių elementų greičių pasiskirstymas tikrai galėjo būti toks, kokį siūlo šio tyrimo autoriai. Rezultatus rasite arXiv.

***

Štai tiek žinių apie praėjusią savaitę kosmose. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *