Kąsnelis Visatos CCLXXII: Velykinis

Praeitą savaitę Saulės sistemoje atsirado dar vienas margutis... tai yra, nykštukinė planeta. Taip pat sužinojome, kodėl Mėnulis ilgai turėjo magnetinį lauką, aptikome metalų Marso atmosferoje, tamsiosios medžiagos tiltus tarp galaktikų ir dar daug kitų dalykų. Kaip visada, dešimt naujienų rasite po kirpsniuku. Gero skaitymo.

***

Senovinis Mėnulio magnetizmas. Dar Apollo misijų astronautų pargabenti Mėnulio uolienų mėginiai parodė, kad kadaise mūsų palydovas turėjo magnetinį lauką. Jis pranyko mažiau nei prieš tris milijardus metų, ir ilgą laiką buvo neaišku, kodėl jis egzistavo taip ilgai – bent pusantro milijardo metų nuo Mėnulio susiformavimo. Dabar, ištyrę įvairias galimas Mėnulio branduolio chemines sudėtis, mokslininkai nustatė, jog iš geležies ir nikelio sudarytas branduolys, turintis maždaug 0,5% sieros ir 0,375% anglies priemaišų, galėjo pradėti kristalizuotis, kai Mėnulis dar buvo labai jaunas, bet išlikti dalinai skystas didžiąją laiko dalį iki šių dienų. Pradinė kristalizacija suteikė energijos likusiam branduoliui ir sudarė sąlygas formuotis dinamo mechanizmui, kuris ir sukūrė magnetinį lauką. Ilgai išlikęs dalinai skystas branduolys palaikė dinamą, o kartu ir magnetinį lauką, bent pusantro milijardo metų. Šie rezultatai skiriasi nuo ankstesnių Mėnulio branduolio cheminės sudėties vertinimų – seniau buvo manoma, kad sieros ten turėtų būti gerokai daugiau, bet toks branduolys per vėlai pradėtų kristalizuotis ir per anksti sustingtų visiškai. Tyrimo rezultatai publikuojami Earth and Planetary Science Letters.

Kita, labiau fantastinė, žinia apie Mėnulį netolimoje ateityje – atrodo, kad planai gabenti Mėnulyje išgautus naudinguosius išteklius į orbitą patrankomis yra gana realistiška. Pabėgimo greitis iš Mėnulio paviršiaus yra 2,3 kilometro per sekundę, arba septynis kartus didesnis už garso greitį Žemėje. JAV laivynas neseniai išbandė elektromagnetinę patranką, kuria šovinį įgreitino iki šešis kartus už garsą didesnio greičio. Taigi nedaug trūksta, kad tokia patranka galėtų šaudyti objektus iš Mėnulio paviršiaus į orbitą. Tokia idėja buvo pasiūlyta dar aštuntajame XX a. dešimtmetyje.

***

Marso misija vėluos. NASA Vyriausiojo inspektoriaus ataskaitoje teigiama, kad Orion erdvėlaivio vystymo darbai vyksta lėčiau, nei planuota, todėl greičiausiai teks atidėti jo bandymus. Pirmasis skrydis suplanuotas sekančių metų pabaigoje, o 2021-aisiais erdvėlaivis turėtų skristi su astronautais. Tačiau stringant karščio skydo ir aptarnavimo modulio darbams, greičiausiai paruošti misijos laiku nepavyks. Šie trikdžiai gali NASA priversti atidėti ir žmonių skrydžių į Marsą planus; šiuo metu tikimasi žmones į Marsą nuskraidinti per artimiausius 20 metų.

Tuo tarpu Prancūzijos ir Japonijos kosmoso agentūros sutarė dėl bendro projekto, kuriuo 2024-aisiais išsiųs zondą į Marso palydovą Fobą. Zondo tikslas – nuskristi iki mažyčio dangaus kūno, paimti mėginių nuo jo paviršiaus ir pargabenti juos į Žemę. Tiriant mėginius būtų bandoma išsiaiškinti Fobo kilmę – šiuo metu neaišku, ar tai yra Marso pagautas asteroidas, ar iš Marso paviršiaus išmušta uoliena, ar dar kitaip atsiradęs objektas.

O Marso atmosferą tyrinėjantis MAVEN zondas joje aptiko metalo – geležies, magnio ir natrio – jonų. Tai pirmas kartas, kai metalų jonai aptinkami kitoje atmosferoje, nei Žemės. Jie greičiausiai atsiranda atmosferoje yrant mikrometeoritams. Jonai atmosferoje išsilaiko ilgai ir gali padėti tyrinėti atmosferos judėjimą. Įdomu tai, kad jonų išsidėstymas Marse turi net keturias netikėtas savybes: skirtingos masės elementų jonai pasiskirstę vienodai, tarsi jiems nebūtų svarbi planetos gravitacijos įtaka; jonai ir neutrali atmosfera yra gerai sumišę net ir tose vietose, kur neaptinkami jokie maišymosi procesai; yra izoliuotų metalų sluoksnių, nors Marsas neturi globalios magnetosferos, kuri tokius sluoksnius sukuria Žemėje; jonai pasklidę pakankamai plačiai, kad vien iš jų išsidėstymo būtų matomos atmosferoje sklindančios bangos. Visos šios savybės rodo, kad Marso atmosfera labai skiriasi nuo Žemės. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Jupiterio Pietinė vidutinė juosta (South Temperate Belt, kairėje) ir Pietinė tropinė zona (Southern Tropical Zone, dešinėje). ©NASA/SwRI/MSSS

Savaitės paveiksliukas – Jupiterio atmosferos detalė, praeitą savaitę nufotografuota Juno zondu. Čia matome dvi atmosferos sritis – tamsesnę ir šaltesnę juostą kairėje bei šiltesnę juostą dešinėje – ir jų susidūrimo liniją, kurioje formuojasi įvairaus mastelio sūkuriai.

***

Šaltoji Jupiterio dėmė. Gerai žinoma raudonoji Jupiterio dėmė turi šaltą porininkę. Ji yra netgi didesnė – didžiausi išmatuoti gabaritai siekia 24 tūkst. km ilgį ir 12 tūkst. km plotį, taigi į dėmę tilptų dvi Žemės. Šaltoji dėmė yra gerokai mažiau stabili – jos dydis smarkiai pasikeičia vos per keletą dienų, – bet apskritai egzistuoja bent 15 metų – tiek, kiek yra stebėjimų duomenų. Manoma, kad ją sukuria Jupiterio magnetosferos ir Saulės vėjo sąveika, per pašvaistes šildanti Jupiterio atmosferą netoli ašigalių, tačiau tikslus mechanizmas kol kas nežinomas. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Journal Letters.

***

New Horizons darbai. New Horizons zondas, užpernai liepą praskridęs pro Plutoną, dabar keliauja kito Kuiperio žiedo objekto, 2014 MU69, link. Atlikęs visus kurso keitimo manevrus, dabar jis užmigo penkių mėnesių trukmės miegui. Paskutinį kartą New Horizons miegojo prieš pustrečių metų, o vėliau nuolatos buvo aktyvus. Atsibudęs rugsėjo mėnesį, zondas patikrins trajektoriją ir greičiausiai bus vėl užmigdytas kuriam laikui. Ilgesniam laikotarpiui jis pabus tik likus keletui mėnesių iki skrydžio pro MU69, kuris planuojamas 2019 metų sausio pirmą dieną.

Tuo tarpu New Horizons duomenys, surinkti dar pakeliui į Plutoną, buvo pritaikyti Visatos šviesumui matuoti. Visatos šviesumas, tiksliau vadinamas kosminiu optiniu fonu, yra bendras spinduliuotės lygis, atsklindantis iš daugybės galaktikų ir galimai kitų objektų. Jo lygis yra svarbus parametras, siekiant suprasti Visatos sandarą. Bet išmatuoti jį sudėtinga, ypač Žemėje, nes tam labai trukdo Žemės atmosfera, Saulės spinduliuotė, Zodiakinė šviesa (dulkių sklaidoma Saulės šviesa) ir panašūs reiškiniai. Tolstant nuo Saulės, šių reiškinių įtaka mažėja. Taigi mokslininkai pasinaudojo keturiomis nuotraukomis, kurias padarė New Horizons teleskopas LORRI, zondui jau praskridus Jupiterį, ir nustatė, kad kosminio optinio fono šviesis gerai atitinka tą, kokį gauname, sudėję visų galaktikų skleidžiamos spinduliuotės intensyvumą. Ateityje LORRI galėtų padaryti ir daugiau nuotraukų, kurios rezultatus dar patikslintų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Nauja nykštukinė planeta. 2014 metais Saulės sistemos pakraštyje aptiktas objektas, įvardintas 2014 UZ224. Dabar pavyko nustatyti jo dydį – šio objekto skersmuo siekia 635 kilometrus. Tokio dydžio greičiausiai pakanka, kad dėl savo gravitacijos jis taptų daugmaž sferiškas; tai yra kriterijus, reikalingas, norint objektą priskirti nykštukinių planetų klasei. Tad galima sakyti, kad Saulės sistema pasipildė dar viena nykštukine planeta. Jau žinoma ir 2014 UZ224, dar vadinamo DeeDee (santrumpa nuo „Distant Dwarf“) orbita; ji yra labai ištęsta: šiuo metu objektas yra 92 astronominių vienetų atstumu nuo Saulės, bet kartais priartėja vos per 38, o nutolsta – per 180. Jo metai trunka 1100 Žemės metų. Iš visų Saulės sistemos objektų, kurių orbitos yra žinomos, DeeDee yra antras toliausias nuo Saulės, toliau yra tik Eridė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dujos iš dulkių. Kartais prie jaunų žvaigždžių aptinkami „nuolaužų diskai“ – į mūsų Saulės sistemos Kuiperio žiedą ar Oorto debesį panašūs uolienų telkiniai, likę nuo planetų formavimosi fazės. Prieš keletą metų juose aptikta ir dujų, tačiau buvo neaišku, ar jos taip pat išliko nuo protoplanetinio disko stadijos, ar atsirado vėliau, galbūt byrant toms pačioms uolienoms. Dabar dviejų jaunų žvaigždžių – Banginio 49 ir Tapytojo Betos – nuolaužų diskuose aptikta atominė anglis, t. y. anglies dujos. Čia svarbu tai, kad anglies yra 50-70 kartų daugiau, nei anglies monoksido; molekuliniuose debesyse ir panašiose vietose šis santykis yra dešimt kartų mažesnis. Tai rodo, kad anglies monoksidas nuolaužų diskuose formuojasi neefektyviai. Anglies monoksido formavimuisi reikalingos vandenilio molekulės, tad galima daryti išvadą, kad jų ten nėra. Jei jų ten nėra, vadinasi, nuolaužų diskuose esančių dujų cheminė sudėtis labai skiriasi nuo tipinių tarpžvaigždinių dujų. Greičiausiai tai reiškia, kad dujos nuolaužų diskuose atsiranda byrant ir garuojant uolienoms ir dulkėms, kitaip tariant, jos nėra pirmykštės, likusios nuo planetų formavimosi fazės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktikos žvaigždžių judėjimas. Žvaigždės mums atrodo tarsi nejudantys taškai, tačiau iš tiesų laikui bėgant jų padėtys danguje kinta. GAIA kosminis teleskopas nuo 2014 metų liepos fiksuoja daugybės žvaigždžių padėtis ir jų judėjimą Galaktikoje. Pernai rugsėjį viešai paskelbti pirmieji duomenys. Iš jų Europos kosmoso agentūra sudarė ir paskelbė dviejų milijonų žvaigždžių judėjimo prognozes artimiausiems penkiems milijonams metų. Prognozės leidžia pamatyti, kaip keisis mums įprastų žvaigždynų formos ir kaip kai kurios žvaigždės pralėks visai arti mūsų Saulės. Antras GAIA duomenų paketas bus paskelbtas kitąmet, jame bus milijardo žvaigždžių tikslios padėtys dangaus skliaute, judėjimo greičiai ir atstumai. Tokios vizualizacijos – toli gražu ne vienintelė duomenų nauda; jie naudojami tiriant mūsų Galaktikos dabartinę struktūrą ir formavimosi istoriją. Plačiau skaitykite ESA puslapyje.

***

Juodosios skylės nuotrauka. Juodąsias skyles riboja įvykių horizontai – paviršiai, pro kuriuos įmanoma tik patekti į juodosios skylės vidų, o atgal ištrūkti nepavyksta. Aplink įvykių horizontą erdvė iškreipta taip stipriai, kad ten turėtų būti matomi įvairūs keisti reiškiniai (dabartinis mūsų supratimas apie juos gerai pavaizduotas filme „Interstellar“). Iki šiol pamatyti juodosios skylės įvykių horizontą galimybių neturėjome, bet praeitą savaitę pagaliau padaryta jo nuotrauka. Taikiniu pasirinkta mūsų Galaktikos centre esanti juodoji skylė Šaulio A* (Sgr A*), kurios įvykių horizonto kampinis dydis mūsų danguje yra didžiausias iš visų žinomų. Nuotrauka daryta apjungus keturiuose žemynuose esančias radijo observatorijas, taip sukuriant vieną interferometrą, kurio efektyvus dydis prilygsta Žemės skersmeniui. Toks jungtinis projektas, vadinamas Įvykių horizonto teleskopu, veikia nuo 2006 metų, bet tik dabar tapo pakankamai galingas, kad galėtų įžvelgti įvykių horizonto mastelį – Sgr A* atveju jis yra mažesnis už Merkurijaus orbitą aplink Saulę. Duomenų analizė turėtų užtrukti keletą mėnesių, bet tada bus galima įsitikinti, ar tikrai centrinis Galaktikos objektas atitinka bendrosios reliatyvumo teorijos prognozuojamas savybes.

Kitas įdomus atradimas, susijęs su juodosiomis skylėmis, ateina iš daug toliau – iš už pustrečio šimto megaparsekų, kur yra besijungianti galaktika Was 49. Ją sudaro didelė diskinė galaktika Was 49a ir nykštukinė Was 49b. Nykštukės masė yra 7-15 kartų mažesnė, nei diskinės galaktikos – žvaigždžių masė joje siekia tik apie penkis milijardus Saulės masių (Paukščių Take, palyginimui, žvaigždžių masė yra 100-400 milijardų Saulės masių). Bet Was 49 sistemoje aptiktas aktyvus galaktikos branduolys, o jo padėtis tiksliai sutampa su nykštukine galaktika. Maža to, branduolio spinduliuotę kuriančios juodosios skylės masė turėtų būti apie 130 milijonų Saulės masių – trys procentai visos nykštukinės galaktikos žvaigždžių masės. Įprastai šis santykis yra maždaug 1:500 ar dar mažesnis, o tokiose mažose nykštukinėse galaktikose supermasyvių juodųjų skylių išvis neaptinkama. Galimas tokios keistos sistemos paaiškinimas būtų toks, kad nykštukinė galaktika yra gerokai didesnės galaktikos liekana, kurios pakraščiai nubyrėjo prasidedant galaktikų susiliejimui. Visgi šis paaiškinimas irgi nėra pilnas, nes jis prognozuoja, kad didesnioji galaktika turėtų būti stipriai sudarkyta, o ji matoma labai tvarkinga. Tolesni šios ir panašių sistemų stebėjimai padės nustatyti, kaip galaktikų susiliejimai gali įžiebti aktyvius branduolius net ir mažose galaktikose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsiosios medžiagos tiltai. Standartinis Visatos struktūros formavimosi modelis teigia, kad galaktikos formuojasi kosminio voratinklio gijų susikirtimuose, kur tamsiosios medžiagos tankis yra didžiausias. Pačios gijos – tai kiek mažesnio, bet vis dar didesnio už vidutinį, tankio tamsiosios medžiagos tiltai, jungiantys galaktikas. Aptikti šiuos tiltus labai sudėtinga, nes dujų ir žvaigždžių juose praktiškai nėra. Dabar tą padaryti pavyko, sudėjus daugiau nei 20 tūkstančių galaktikų porų atvaizdus. Šiose porų nuotraukose kartais aptinkami gravitaciškai lęšiuoti tolimesnių galaktikų atvaizdai; jie leidžia nustatyti, kaip pasiskirsčiusi visa – įprasta ir tamsioji – materija. Sudėjus daugybės galaktikų lęšiavimo signalus, išryškėjo ir jų poras jungiantys tiltai. Atstumai iki visų galaktikų porų yra panašūs – jų šviesa iki mūsų keliavo apie 4,5 milijardo metų; atstumai tarp galaktikų svyruoja nuo šešių iki dešimties megaparsekų (palyginimui Andromedą nuo mūsų skiria apie 0,8 megaparseko). Pavyko apskaičiuoti ir vidutinę tokio tilto masę – ji yra apie 10 trilijonų Saulės masių, panaši į jungiamų galaktikų mases. Tik reikia nepamiršti, kad tamsiosios materijos gijos dydis yra dešimtis kartų didesnis, nei galaktikos, todėl ir pamatyti tiltą yra labai sudėtinga. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tolima nešviesi galaktika. Kuo toliau nuo mūsų yra objektas, tuo sunkiau jį pamatyti; taigi objektus, kurie yra labai toli, paprastai matome tik tada, jei jie yra labai šviesūs. Tai sukelia problemą tyrinėjant galaktikų evoliuciją ir jų poveikį savo aplinkai: galaktikos, kurias stebime iš 13 milijardų metų praeities, yra labai ryškios ir visiškai neatspindi tų savybių, kokias turi tipinės tais laikais egzistavusios galaktikos. Bet dabar žengtas žingsnis link įprastesnių tolimų galaktikų tyrinėjimo. Aptikta galaktika, kurios šviesa iki mūsų keliavo daugiau nei 13 milijardų metų, o šviesos ji spinduliuoja pustrečio karto mažiau, nei Paukščių Takas. Tai yra dešimt kartų blausesnė galaktika, nei kitos žinomos panašiai toli esančios. Tokios galaktikos, kaip ši, skleidė didžiąją dalį spinduliuotės, kuri jonizavo tarpgalaktines dujas Visatos jaunystėje, taigi atradę tokių galaktikų, galėsime geriau tyrinėti ir Visatos rejonizacijos procesą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Kartais vis pasigirsta pranešimų, jog mes gyvename hologramoje. Holografinis principas – teorinis darinys, kuris visgi galbūt gali būti taikomas ir mūsų Visatai – skamba labai įdomiai, bet ir mįslingai. Šiek tiek daugiau apie hologramas – savaitės filmuke:

***

Tokios tad naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprasta, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *