Kąsnelis Visatos CCLXXI: Kolonizacija

Vis gerėjantys kosminiai skrydžiai iššaukia kalbas apie infrastruktūrą, kurios reikės pakeliui į Marsą. Cereros atmosfera kartais atsiranda, kartais pradingsta, ir nieko magiško tame nėra. Gimstančios žvaigždės sukelia sprogimus, o pasenusi žvaigždė sprogsta lėtai. Šios ir kitos žinios, kaip įprasta, po kirpsniuku.

***

Kosminių skrydžių vystymasis. SpaceX sėkmingai antrą kartą panaudota raketa taip pat sėkmingai nusileido ant plūduriuojančios platformos ir buvo pargabenta į sausumą. Dabar ji vėl bus tiriama, aiškinamasi, ar ji dar tinkama tolimesniam naudojimui. Kaip bebūtų, ir vienas papildomas raketos panaudojimas sutaupė SpaceX nemažai skrydžio lėšų. Tikslūs skaičiai neatskleidžiami, tačiau kompanijos atstovė paminėjo, kad senos raketos paruošimas skrydžiui kainavo mažiau nei pusę to, ką kompanija būtų išleidusi gamindama naują raketą nuo nulio. Belieka tikėtis, kad toks progresas vyks ir toliau.

Praėjusią savaitę Kolorado valstijoje vyko 33-asis kasmetinis Kosmoso simpoziumas. Šiemet jame daugiausiai kalbėta apie daugkartinio naudojimo kosminius aparatus, ypač raketas-nešėjas. Taip pat pristatyti keli raketų valdymo simuliatoriai, naujos kartos Žemės stebėjimo palydovų tinklas ir JAV administracijos organo Nacionalinės kosmoso tarybos atkūrimas.

***

Marso kolonizavimo įranga. Ko reikia, kad žmonija galėtų kolonizuoti Marsą? Vien skambių pareiškimų tikrai neužtenka, taigi ir NASA planai nusiųsti žmones per artimiausius 20 metų, ir SpaceX pažadai tą padaryti greičiau gali baigtis tik trumpalaikėmis misijomis, jei nebus sukurta tinkama infrastruktūra, nutiesiantį žmonijai kelią į Raudonąją planetą. Apie tai kovo mėnesį diskutuota New Space Age konferencijos metu Masačiusetso technologijos universitete. Pranešėjų teigimu, svarbiausios technologijos, paversiančios Marso kolonizavimą ekonomiškai perspektyvia investicija, yra trys. Ir kiekviena iš jų jau dabar gali būti pelninga, taigi kolonizavimo perspektyvos atrodo visai neblogos. Pirmoji technologija – asteroidų kasinėjimas, kuris leistų, pavyzdžiui, sukurti orbitinio kuro papildymo stotis palydovams, ypač ryšių palydovams, kurie galėtų žymiai greičiau pasiekti savo darbines orbitas ir taip savininkams sutaupyti šimtus milijonų dolerių. Antroji – kosminės palydovinės antenos, kurios kabotų geostacionarioje orbitoje ir siųstų didžiulius duomenų srautus, mat antžeminių kabelių tiems srautams perduoti nepakaks jau po dešimties metų. Trečioji – energijos perdavimo iš orbitos platformos, praktiškai orbitinės Saulės jėgainės, kurios galėtų reikšmingai padidinti Žemės energijos produkciją, nes dabartiniai produkcijos augimo tempai jau po trisdešimties metų gali nebepatenkinti augančių poreikių. Šie trys žingsniai sukurtų technologinę ir infrastruktūrinę bazę, kuri leistų žmonėms keliauti į Marsą ir ten pradėti kurti nuolatines gyvenvietes.

Dar viena neseniai pasiūlyta technologija, skirta Marso kolonizavimui ir tyrimams, yra orbitinė stotis prie šios planetos, kuri galėtų būti pastatyta vos per 11 metų. Šią idėją vysto kompanija Lockheed Martin, šiuo metu gaminanti NASA Orion erdvėlaivį. Tarp galimų stoties panaudojimų būtų nusileidimo vietos pirmiesiems Marso paviršių pasieksiantiems astronautams parinkimas, zondų atgabentų mėginių iš Marso paviršiaus tyrinėjimas ir taip toliau. Stoties darbuotojai galėtų nukeliauti ir į Marsą ir ten dirbti kelias dienas ar savaites, o vėliau grįžti į stotį – taip būtų lengviau juos aprūpinti atsargomis, nes nereikėtų visų krovinių nuleidinėti ant planetos paviršiaus.

Kita su Marsu susijusi naujiena yra apie asteroidus planetos orbitoje. Prieš Marsą ir už jo yra dvi asteroidų-trojėnų grupės (tokių turi ir dauguma kitų planetų). Ištyrę keleto jų sudėtį, mokslininkai nustatė, kad juose yra daug mineralo olivino. Šis mineralas susidaro kūnuose, kurių sandara išsiskaidžiusi į branduolį, mantiją ir plutą, o asteroiduose aptinkamas labai retai. Dar įdomiau, kad abu tyrinėti asteroidai yra panašūs į kitą, kiek didesnį, Marso trojėną 5261 Eureką, o visi trys objektai juda vienodomis orbitomis. Tai greičiausiai reiškia, kad kadaise jie buvo vieno kūno dalys. Koks tai galėtų būti kūnas? Jis turėjo būti pakankamai masyvus, kad suformuotų olivino, bet taip pat pakankamai mažas, kad sudužtų į šipulius, susidūręs su didesniu. Viena galima kilmė – tai buvo vienas iš gabalų, kurie suformavo patį Marsą. Dalis medžiagos, formavusios Marsą, pasklido jo orbitoje ir susikaupė kaip trojėnai. Detalesni stebėjimai ir tyrimai turėtų atskleisti tikėtiną asteroidų amžių, taigi padės paaiškinti ir jų kilmę. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Laikina Cereros atmosfera. Dar 1991 metais Cereroje užfiksuoti atmosferos požymiai, nors metais anksčiau jų aptikta nebuvo. 2007 metais irgi buvo ieškoma atmosferos, bet aptikti nepavyko. Heršelio kosminis teleskopas jos ieškojo keturis kartus 2011-2013 metais, ir tris kartus aptiko silpną signalą. Dawn zondas, atvykęs prie Cereros, taip pat užfiksavo atmosferos požymių. Kaip paaiškinti tokius nevienodus rezultatus? Grupė mokslininkų išnagrinėjo Saulės aktyvumo duomenis tuo metu, kai Cereroje buvo ieškoma atmosferos, ir nustatė aiškią koreliaciją: atmosfera aptinkama tik netrukus po to, kai pro Cererą praeina intensyvesnio Saulės vėjo gūsis. Tą patvirtina ir Dawn duomenys apie elektronų srautą Cereros aplinkoje. Saulės vėjas, pasiekęs Cererą, sublimuoja paviršinį ledą ir sukuria vandens garų bei hidroksilo (deguonies ir vieno vandenilio atomo junginio) atmosferą, kuri po kiekvieno tokio gūsio išsilaiko apie savaitę. Tokia nenuolatinė atmosfera, vadinama egzosfera, stebima ir kituose Saulės sistemos kūnuose, pavyzdžiui Mėnulyje. Ją sukeliantis procesas labai panašus į kometų uodegų formavimąsi. Stebėjimų analizė taip pat leido atmesti kitus galimus paaiškinimus, nes Cereros atmosferos aptikimai nekoreliuoja nei su nykštukinės planetos atstumu nuo Saulės, nei su skirtingų Cereros paviršiaus regionų apšviestumu. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

***

Savaitės paveiksliukas – Jupiteris, kurį nufotografavo Hablo teleskopas, pasinaudojęs proga, jog planeta šiuo metu yra opozicijoje – priešingoje mūsų dangaus pusėje, nei Saulė

Savaitės paveiksliukas – Jupiteris, kurį nufotografavo Hablo teleskopas, pasinaudojęs proga, jog planeta šiuo metu yra opozicijoje – priešingoje mūsų dangaus pusėje, nei Saulė. Šiuo metu Hablas intensyviai tyrinėja Neptūną ir Jupiterį. Tai yra plano ištirti visas Saulės sistemos dujines milžines dalis. 2014 prasidėjusios programos metu jau tirtas Uranas, nuo 2015 stebimi Jupiteris ir Neptūnas, kitąmet bus pereita prie Saturno.

***

Saturno žiedų mįslės. Saturno žiedai, atrasti dar Galilėjo prieš keturis šimtmečius, bet tik po pusšimčio metų identifikuoti kaip žiedai, visuomet buvo paslaptingi. Vien jų nomenklatūra – nuo vidaus į išorę žiedai sunumeruoti D, C, B, A, F, G ir E – žymi daug neaiškumų ir lėto atsakymų ieškojimo. Klausimai nesibaigia ir dabar. Iš kur atsirado žiedų medžiaga? Ar jie yra senos, Saturno amžiaus, struktūros, ar gerokai jaunesnės? Kas nulemia medžiagos telkimąsi į siaurus žiedelius kai kuriuose tarpuose tarp pagrindinių? Apie mūsų kintantį žiedų supratimą ir likusius klausimus siūlau perskaityti Space.com straipsnyje. Atsakymų į kai kuriuos iš šių klausimų galbūt duos Cassini zondas, kuris jau balandžio pabaigoje pradės paskutinę savo misijos stadiją, „Didingąjį finalą“, kurio metu 22 kartus praskries tarp planetos ir vidinio žiedo, tyrinėdamas žiedų struktūrą ir sandarą.

***

Rami Neptūno migracija. Saulės sistemos jaunystėje Neptūnas buvo arčiau Saulės, nei dabar. Kažkuriuo metu jis nuo pradinių 20 astronominių vienetų atstumo numigravo tolyn iki dabartinių trisdešimties. Ar tai buvo tolygus procesas, ar susidedantis iš staigių šuolių? Atsakymą pateikia tolimų mažųjų Saulės sistemos kūnų stebėjimai. Šie kūnai yra Kuiperio žiede toli už Neptūno orbitos; jų orbitos yra daugmaž apskritiminės, o jų plokštumos beveik sutampa tarpusavyje. Seniau buvo manoma, kad jie visi ir susiformavo Kuiperio žiede, bet dabar nustatyta, kad kai kurie objektai yra gerokai mėlynesni už likusius. Įdomu tai, kad jie visi yra silpnai surištose dvinarėse porose. Gali būti, kad šie objektai susiformavo gerokai arčiau Saulės ir dabartinės Neptūno orbitos. Šiandienines orbitas jie pasiekė, kai migruojantis Neptūnas juos gravitaciškai nustūmė tolyn. Jei šis paaiškinimas yra teisingas, tai reiškia, kad Neptūnas turėjo migruoti labai tolygiai; priešingu atveju dvinarės sistemos būtų suirusios. Taip pat šis atradimas leistų nagrinėti sąlygas ankstyvojoje Saulės sistemoje 38 astronominių vienetų atstumu nuo žvaigždės; šiuo metu tokiu atstumu nutolusių objektų beveik nėra. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Savaitės filmukas – devintosios planetos paieškų pristatymas. Tai – vienas iš JAV Nacionalinio mokslo fondo Vizzies konkurso laimėtojų, nugalėjęs publikos numylėtinio kategorijoje. Labai gaila, bet filmuko embed'inti nėra kaip, taigi rekomenduoju jį pažiūrėti Space.com platformoje.

***

Žvaigždės gimimo sprogimas. Žvaigždės gimsta dujų debesyse, kuriuose dujos įprastai juda gana netvarkingai – tai sudaro sąlygas joms byrėti į gabaliukus, formuojančius pavienes žvaigždes. Nuo netvarkingo judėjimo, vadinamo turbulencija, tipinio greičio priklauso ir tai, kaip greitai jaunų žvaigždžių grupė išsilaksto į šalis. Jei turbulencija yra lėta, jaunos žvaigždės gali suartėti viena prie kitos ir stipriai sąveikauti gravitaciškai. Tokiu atveju visas žvaigždėdaros regionas gali išsilakstyti į šalis. Tada kurį laiką – apie šimtą metų – žvaigždėdaros regionas gali būti matomas kaip į visas puses besiplečiantis jaunų žvaigždžių, dujų gumulų ir juostų telkinys. Būtent toks regionas aptiktas dar 2009 metais, o dabar naujais ALMA teleskopo stebėjimais nustatytos detalios jo savybės. Žvaigždės ten formuotis pradėjo prieš maždaug 100 tūkstančių metų, o prieš maždaug 500 metų bent dvi masyvios žvaigždės pralėkė viena pro kitą milžinišku greičiu. Ši sąveika išskyrė tiek energijos, kiek Saulė išspinduliuoja per 10 milijonų metų, ir išdraskė visą regioną, kuris dabar plečiasi į šalis daugiau nei 150 kilometrų per sekundę greičiu. Manoma, kad tokie sprogimai besiformuojančių žvaigždžių sistemose gali paaiškinti kitose galaktikose matomus infraraudonųjų spindulių žybsnius, tačiau kol kas tvirtai to teigti negalima. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Lėtai sprogstanti supernova. Supernovų sprogimai yra labai greiti procesai – žvaigždę sudraskantis kolapsas arba termobranduolinės reakcijos trunka keletą sekundžių. Vėliau kurį laiką supernovos liekana irgi evoliucionuoja sparčiai – per keletą parų pasiekia didžiausią šviesį, o vėliau ima blėsti. Bet dabar aptikta supernova, kurios šviesėjimo procesas truko apie 50 dienų. Blėsta ji irgi panašiai lėčiau, nei įprasta. Ši supernova priklauso nedažnam jų tipui Ibn, kuris pasižymi tuo, kad supernovos spektre nėra vandenilio linijų. Tai reiškia, kad sprogstanti žvaigždė neturėjo vandenilio apvalkalo – buvo jį praradusi gerokai anksčiau, nei sprogo. Kad prarastų vandenilį, žvaigždė turėjo būti labai masyvi – tokios žvaigždės pučia stiprius vėjus, kurie gali pašalinti visą vandenilio apvalkalą žvaigždės gyvenimo pabaigoje. Prieš sprogimą aplink žvaigždę susidaro jau ne vandenilio, o helio burbulas, per kurį plečiasi supernovos liekana. Paprastai liekana išauga ir praryja helio burbulą per keletą parų, o šįkart kažkaip užtruko. Tyrimo autoriai pasiūlė hipotezę, kad helio burbulas gali būti labai tankus ir jame formuojasi daug smūginių bangų, kurios, judėdamos ne vien tiesiai į burbulo išorę, išskiria energiją daug ilgiau, nei įprastai. Taip galėtų įvykti, jei supernovą sukėlė labai masyvi žvaigždė, 40-60 kartų masyvesnė už Saulę. Koks bebūtų paaiškinimas, šie stebėjimai yra naudingi, nes suteikia labai neįprastą Ibn tipo supernovos pavyzdį visų supernovų modelių patikrinimui. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sparčiai užgesusi galaktika. Stebėdami daugybę galaktikų, galime išskirti dvi jų grupes: vienos žvaigždes formuoja sparčiai, kitos – labai lėtai. Kuo tolimesnes galaktikas stebime, tuo santykinai mažiau yra lėtai žvaigždes formuojančių galaktikų. Anksčiau buvo manoma, kad pirmosios "raudonos ir mirusios" ("red and dead") galaktikos atsirado praėjus maždaug trims milijardams metų po Didžiojo sprogimo, bet dabar aptikta tokia galaktika, matoma iš tų laikų, kai Visatos amžius buvo tik 1,65 milijardo metų. Galaktika, žinoma kodiniu pavadinimu ZF-COSMOS-20115, šiuo metu formuoja mažiau nei vieną Saulės masę naujų žvaigždžių per metus, tačiau apskritai joje žvaigždžių yra net trigubai daugiau, nei Paukščių Take. Tai reiškia, kad visas žvaigždes ji suformavo labai sparčiai – maždaug šimtą milijonų metų formuodama po daugiau nei tūkstantį Saulės masių žvaigždžių per metus. Maža to, galaktika yra labai kompaktiška – didžioji dalis jos žvaigždžių telpa regione, dvidešimt kartų mažesniame, nei atstumas nuo Saulės iki mūsų Galaktikos centro. Apibendrinant, tai tikrai labai netikėta galaktika, kurios atsiradimui suprasti reikės gerokai peržiūrėti galaktikų formavimosi modelius. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Juodųjų skylių susiliejimai. Juodųjų skylių susiliejimai iki pernai buvo tyrinėjami praktiškai vien skaitmeniniais modeliais. Gravitacinių bangų signalų aptikimai šiuos tyrimus perkėlė ir į stebėjimų plotmę – signalai leido įvertinti modelių patikimumą ir juos patobulinti. Dabar pristatyti nauji skaičiavimai, kuriais bandoma įvertinti, kaip galėjo atsirasti juodosios skylės, kurių susiliejimai sukūrė užfiksuotus gravitacinių bangų signalus (tokių signalų LIGO detektorius aptiko tris, nors vienas signalas yra gana prastos kokybės). Dėl gravitacinių bangų spinduliuotės juodosios skylės artėja viena prie kitos, bet šis procesas vyksta ypatingai lėtai. Tam, kad jos susilietų per laiką, trumpesnį nei Visatos amžius, pradinis atstumas tarp juodųjų skylių turi būti labai mažas, mažesnis nei penktadalis astronominio vieneto (tipinio atstumo tarp Saulės ir Žemės). Tačiau juodąsias skyles suformuoja mirštančios masyvios žvaigždės, kurių spinduliai jų gyvenimo pabaigoje yra gerokai didesni, nei šis atstumas. Kaip gali egzistuoti tokia dvinarė sistema? Mokslininkų teigimu, izoliuota dvinarė sistema gali pasiekti tokią konfigūraciją, jei joje vyksta intensyvi masės apykaita tarp narių. Žvaigždėms baigiant gyvenimus ir plečiantis į milžines, medžiagos apykaita spartėja ir sukuria bendrą abiejų žvaigždžių apvalkalą (angliškai ši evoliucijos stadija vadinama Common envelope phase). Apvalkalas stabdo žvaigždžių sukimąsi vienos aplink kitą, todėl jos labai suartėja. Artėdamos ima suktis dar greičiau ir galiausiai nusimeta apvalkalą, bet likę žvaigždžių branduoliai yra gerokai mažesni ir gali tilpti į reikalingą atstumą. Skaitmeniniai modeliai taip pat parodė, kad gravitacinių bangų signalus galima susieti su pirmykščių žvaigždžių chemine sudėtimi: jei juodųjų skylių masės yra labai nevienodos, tai reiškia, kad jų pradmenys buvo labai mažai sunkesnių už helį elementų turinčios žvaigždės. Visus tris užfiksuotus signalus geriausiai paaiškina dvinarės žvaigždės, kuriose šių elementų yra ne daugiau, nei 0,1 proc., t.y. 20 kartų mažiau, nei Saulėje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Radijo žybsniai – nežemiški. 2007 metais pirmą kartą užfiksuoti greiti radijo žybsniai (fast radio bursts, FRB) yra paslaptingi, vos keletą milisekundžių trunkantys radijo bangų pliūpsniai. Kol kas jų žinoma tik apie dvidešimt ir nėra paaiškinimo, kaip jie atsiranda. Iki šiol netgi nebuvo vieningai sutariama, ar jie atsklinda iš už mūsų Galaktikos ribų, ar yra kokie nors atmosferiniai reiškiniai. Bet dabar naujas tyrimas tvirtai parodo, kad žybsniai yra nežemiški reiškiniai. Naudodami Australijoje esantį didžiulį interferometrinį teleskopą MOST, astronomai keletą mėnesių stebėjo didelį dangaus plotą Vėžio ir Laivagalio žvaigždynų kryptimi ir aptiko tris žybsnius. Svarbu tai, kad MOST teleskopo konfigūracija yra tokia, jog jis negali matyti nieko, kas yra arčiau nei per 10 tūkstančių kilometrų. Taigi žybsnių aptikimas reiškia, kad jie atsklinda bent iš 10000 km atstumo, o tai, kad jie stebimi visomis dangaus kryptimis, reiškia, kad jie nėra Paukščių Tako reiškiniai (Paukščių Take vykstančius procesus žymiai dažniau matytume arti pačios Paukščių Tako juostos). Kiekvieno žybsnio vieta buvo stebėta po keletą parų, bet pasikartojimų neaptikta – tai apsunkina žybsnius keliančių procesų identifikaciją. Kol kas idėjų apie žybsnių kilmę pasiūlyta pačių įvairiausių, nuo neutroninių žvaigždžių susiliejimų iki nežemiškų civilizacijų erdvėlaivių signalų. Visgi MOST komanda parodė, kad aptikę pasikartojantį žybsnį, jie turėtų pajėgti nustatyti gana tikslų atstumą, iš kurio jis atsklinda – tai padėtų išsiaiškinti bent jau aplinkas, kuriose jie kyla. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tokias naujienas radau praėjusios savaitės sraute. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

6 comments

  1. Sveiki,

    Kaip visada idomus straipsnis!

    Tik "Detections of FRBs with the UTMOST array places a lower limit on their distances of ≈10^4 km (limit of the telescope near-field) supporting the case for an astronomical origin." ar nereiskia paprasto teiginio: kad signalas yra ne is zemes?

      1. Užgalaktinis aš suprantu kaip ne mūsų galaktikos, iš angliškos versijos supratau kad ne iš žemės, na skirtumas yra manau :)

  2. Sveiki, noreciau pasitikslinti, ar visos galaktikos yra to paties amziaus? Ar formuojasi naujos galaktikos?

    Beje, aciu uz nuolat skelbiamas svarbiausias kosmoso naujienas :)

    1. Čia toks nelabai lengvai atsakomas klausimas. Jei galaktikų amžių prilyginsime jų žvaigždžių populiacijų amžiui, tai greičiausiai jos visos yra daugmaž vienodo amžiaus, nedaug mažesnio už Visatos amžių. Bet galaktikos egzistuoja tamsiosios materijos haluose; jei halas yra per mažas, jame dujos neišsilaiko ir žvaigždės nesiformuoja; iš kitos pusės, halai laikui bėgant tik auga. Taigi gali būti, kad koks nors halas užauga pakankamai masyvus tik kažkada vėliau, nei pradėjo apskritai formuotis galaktikos.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *