Kąsnelis Visatos CCLXXVI: Juodosios skylės

Praėjusią savaitę sužinojome apie atidedamus Orion erdvėlaivio bandymus, apie Žemės ir Marso tolimą praeitį, įvairių įdomybių apie juodąsias skyles, o NASA toliau ruošėsi misijai į Europą. Šios ir kitos naujienos, kaip įprasta – po kirpsniuku.

***

Orion bandymai atidedami. Jau kurį laiką sklido gandai, kad NASA gali tekti atidėti pirmąjį Orion įgulos kapsulės bandymą, kuris buvo planuotas 2018 metų lapkričiui. Praeitą savaitę paskelbta, kad taip ir bus - bandymas atidedamas iki 2019 metų. Tikslus laikas bus paskelbtas per keletą mėnesių. Sprendimas priimtas atsižvelgus į NASA vidinį programos auditą, kurio metu paaiškėjo biudžeto trūkumai bei nuo karščio kapsulę saugančio skydo defektai. Juos pataisyti, taip pat pridėti papildomų gyvybės palaikymo sistemos dalių, prireiks nemažai laiko, taigi iki originaliai numatyto bandymų laiko kapsulės paruošti tampa nebeįmanoma.

Taip pat audito metu nuspręsta atsisakyti plano į šį bandomąjį skrydį įtraukti ir astronautus. Vis dar išlaikomas planas juos skraidinti antrajame bandyme, kuris įvyks ne anksčiau, nei 2021 metų rugpjūtį. Tiesa, šis skrydis taip pat gali būti atidėtas, priklausomai nuo pirmojo sėkmės ir nuo NASA biudžeto.

Vienas iš pagrindinių viso Orion projekto tikslų - sukurti kapsulę, kuria astronautai galėtų keliauti į Marsą ir toliau. Šiuo metu planuojama, kad pirmus žmones į Marsą NASA nuskraidins 2033 metais. JAV Prezidento administracija neseniai paprašė NASA ataskaitos apie tai, kaip sekasi laikytis šio plano. Prezidentas Donaldas Trumpas buvo užsiminęs apie tai, kad norėtų, jog žmonės į Marsą nuskristų "per pirmą, ar vėliausiai antrą, jo kadenciją", taigi iki 2024 metų. Tačiau oficialūs Baltųjų Rūmų ir NASA pranešimai rodo, kad tai tikrai nebuvo oficialus reikalavimas.

***

Vandeninė ankstyva Žemė. Pirmųjų kelių šimtų milijonų metų Žemės paviršiaus savybės kol kas yra didelė paslaptis, nes uolienų iš tų laikų nėra išlikę. Tačiau kartais įmanoma rasti mineralų inkliuzų jaunesnėse uolienose. Didžiausias tokių inkliuzų šaltinis yra Jack Hills regionas vakarų Australijoje. Dabar ištyrus jame aptiktus cirkonio silikato gabaliukus nustatyta, kad jų kilmė yra dvejopa: dalis susiformavo stingstant iš Žemės gelmių pakilusiai magmai, dalis - iškart nuosėdinėse Jack Hills uolienose. Lygindami šių mineralų kiekius, mokslininkai nustatė, kad pirmuosius 500-700 milijonų metų po susiformavimo Žemė neturėjo daug aukštų kalnų, joje vyko mažai tektoninių procesų, o beveik visą paviršių dengė vanduo. Tai yra gana netikėtas atradimas, pakeičiantis supratimą apie šį ankstyviausią - Hadinį - mūsų planetos evoliucijos etapą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Netikėti Saulės išsiveržimai. Prieš daugumą Saulės išsiveržimų - vainikinės masės išmetimo įvykių - Saulėje matomi pokyčiai, nurodantys apie išsiveržimų artėjimą. Tai gali būti energingos spinduliuotės žybsniai, temperatūros pokyčiai ar energingų dalelių pliūpsniai. Bet kartais įvyksta "užsimaskavę" išsiveržimai, kurie tokių pirmtakų neturi. Dabar, naudojant skaitmeninius modelius, surastas paaiškinimas jų egzistavimui. Sumodeliavus Saulės magnetinio lauko evoliuciją prieš ir per 2008 metų birželį įvykusį užsimaskavusį išsiveržimą paaiškėjo, kad jis įvyko dėl netolygaus magnetinio lauko judėjimo. Saulė aplink savo ašį sukasi ne kaip kietas kūnas - pusiaujuje greičiau, nei ašigaliuose, todėl ir magnetinio lauko linijos tempiasi bei plečiasi nevienodai. Šie procesai kartais gali baigtis susisukusio magnetinio "kamuolio" atsiskyrimu nuo Saulės ir išlėkimu į kosmosą. Tokie užsimaskavę išsiveržimai išlekia panašiu greičiu, kaip ir Saulės vėjas - 400-700 km/s, o ne 2900 km/s greičiu, būdingu įprastiems išsiveržimams, taigi pavojų Žemei kelia mažesnį. Visgi išsiveržusios medžiagos magnetinio lauko sąveika su Žemės magnetosfera gali sukelti šiaurės pašvaistes ir sutrikdyti palydovų komunikaciją, todėl juos ištirti yra ypatingai svarbu. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research.

***

Marso dronai. Marsaeigiai – labai naudingas išradimas, bet jie turi trūkumą: yra prikaustyti prie paviršiaus. Taip, jie gali kažkur nuvažiuoti, bet į aplinką iš aukštai nepasižiūrės. Šitai būtų galima išspręsti, jei marsaeigis ar jo dalis galėtų pakilti, kaip dronas-sraigtasparnis, ir skraidyti. Kyla klausimas, kaip tai įmanoma pasiekti, nes Marso atmosfera yra gerokai retesnė, nei Žemės. Taip pat dronai turi mokėti skraidyti autonomiškai ir išvengti kliūčių. Projektas Small Mars Mission siekia šias problemas išspręsti. Nuo 2016 m. kuriamas dronas, kuris galėtų nuskristi į Marsą ir vėliau skraidyti jo atmosferoje. Dronas iki Marso skristų talpiai supakuotas – taip sprendžiama retos atmosferos problema, nes geras pakavimas leistų dronui turėti didelius sparnus. Marse jis skraidytų aplink stacionarią arba važinėjančią stotį (marsaeigį), kurioje galėtų ir pasikrauti baterijas. Kol kas nežinia, kada ir ar projektas taps realybe, bet tikimasi, kad tai pavyks. Numatomas visos misijos biudžetas yra palyginus nedidelis – apie 120 milijonų JAV dolerių. Projekto idėjos aprašomos straipsnyje Acta Astronautica.

Tuo tarpu NASA ruošia misiją, ar net kelias, į Jupiterio palydovą Europą. Praeitą savaitę Arizonos universiteto mokslininkų grupė gavo finansavimą pagaminti šioms misijoms pritaikytą seismometrą – tarsi dirbtinę ausį, kuri, pridėta prie Europos ledo paviršiaus, leistų nustatyti daugybę šio kūno savybių. Pavyzdžiui, seismometras padėtų nustatyti ledo storį, išaiškinti, ar lede yra skysto vandens telkinių, taip pat nustatyti potvyninius vandens judėjimus Europos dugne. Ateityje panašūs prietaisai galėtų būti naudojami ir kitose misijose Saulės sistemoje.

***

Viršgarsiniai Marso tornadai. Marso paviršiuje yra daugybė kraterių. Nuo kai kurių iš jų driekiasi ilgos juostos, daug ilgesnės, negu galėjo iškristi smūgio metu išmuštos paviršiaus uolienos. Šios juostos matomos infraraudonųjų spindulių kameromis – jose esanti medžiaga naktį vėsta lėčiau, todėl matoma kaip šiltesnės sritys temperatūros žemėlapiuose. Dabar pasiūlytas jų egzistavimo paaiškinimas – juostas galėjo sukurti viršgarsinio greičio vėjai, sukelti tų pačių meteoritų smūgių. Smūgio metu įkaitintos atmosferos burbulas ima plėstis viršgarsiniu greičiu ir išpučia galingus vėjus, kurie, pūsdami planetos paviršiumi, išgraužia jame kanalus. Kanalai graužiami efektyviausiai tada, kai vėjo frontas susiduria su paviršine struktūra, pavyzdžiui kito kraterio kraštu. Už kliūties vėjas įma sūkuriuoti ir ypatingai destruktyviai sąveikauti su paviršiumi. Šiltosios juostos dažniausiai yra matomos būtent už įvairių mažesnių kraterių ar iškilimų, žiūrint iš jų centro. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Daugialypis Krabo ūko vaizdas. © NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F. Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; Hubble/STScI

Savaitės paveiksliukas – supernovos liekana Krabo ūkas, esanti maždaug už dviejų kiloparsekų nuo mūsų (atstumas iki Paukščių Tako centro – keturis kartus didesnis). Šioje nuotraukoje sujungti rentgeno (violetinė spalva), ultravioletiniai (mėlyna), regimieji (žalia), infraraudonieji (geltona) ir radijo (raudona) vaizdai. Taigi matyti ir plintanti liekana, ir jos centre esančios neutroninės žvaigždės išpūstos spiralės aplinkinėje medžiagoje.

***

Primityvi egzoplanetos atmosfera. Neptūno dydžio egzoplanetos atmosferoje aptikta vandens. HAT-P-26b planeta nuo mūsų nutolusi per 130 parsekų. Detalūs jos atmosferos stebėjimai parodė vandens sugerties linijas planetos atmosferoje, matomas, kai planeta slenka savo žvaigždės disku. Taip pat jie leido nustatyti atmosferos metalingumą – už helį sunkesnių elementų dalį. Paaiškėjo, kad planeta nėra labai metalinga, lyginant su kitais žinomais Neptūno dydžio objektais. Tai greičiausiai reiškia, kad planeta savo atmosferą įgijo anksti formavimosi metu iš to paties protoplanetinio disko, iš kurio formavosi ir planetos. O tai reiškia, kad planeta turbūt formavosi arti savo žvaigždės, kur jos nepasiekė dauguma sistemoje skraidančių ir migruojančių asteroidų. Tokie ir panašūs tyrimai pagerina mūsų supratimą apie planetinių sistemų, tarp jų ir Saulės sistemos, formavimąsi. Tyrimo rezultatai publikuojmi Science.

***

Savaitės filmukas – apie žvaigždžių judėjimą danguje. Senovėje žmonės manė, kad žvaigždės yra pritvirtintos prie dangaus skliauto, vėliau suprato, kad jos irgi juda, kaip ir visa kita kosmose. Tik tas judėjimas yra labai lėtas, todėl sunku jį pamatyti. Kaip tai daroma, pasakoja Fraser Cain:

***

Magelano debesų magnetizmas. Didysis ir Mažasis Magelano debesys yra artimiausios Paukščių Tako palydovinės galaktikos, ir ryškiausios nakties danguje (deja, iš Lietuvos nematomos). Jos yra gana arti viena kitos ir greičiausiai praeityje sąveikavo. Vis dar aiškinamasi, kokia ta sąveika buvo, o dabar aptiktas dar vienas jos pėdsakas - magnetinio lauko linijos, jungiančios abi nykštukines galaktikas \. Magnetinis laukas aptiktas netiesiogiai - stebint, kaip jis paveikia spinduliuotę, atsklindančią iš tolimų galaktikų. Magnetinis laukas pakeičia radijo bangų poliarizaciją, o iš jos galima nustatyti lauko stiprį ir konfigūraciją. Laukas yra maždaug 20-100 kartų silpnesnis, nei vidutiniškai mūsų Galaktikoje, ir apie milijoną kartų silpnesnis, nei Žemės. Lauko konfigūracija - labai tvarkinga. Tokio lauko egzistavimas reiškia, kad jis buvo ištemptas kartu su medžiaga galaktikoms sąveikaujant tarpusavyje. Šis atradimas prisideda ir prie supratimo apie Magelano debesų sąveiką bei struktūrą, ir prie supratimo apie magnetinius laukus Visatoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dujų išpūtimas galaktikose. Supernovų sprogimai ir aktyvių galaktikų branduolių spinduliuotė sukuria tėkmes, kurios išstumia dujas iš galaktikų. Bendrosios šio proceso savybės žinomos jau porą dešimtmečių, bet įvairios detalės nėra aiškios. Pavyzdžiui, kur nukeliauja tos išstumtos dujos. Dabar skaitmeninių modelių ir tolimų galaktikų stebėjimų palyginimas parodė, kad jos daugiausiai pasilieka galaktikų pakraščiuose. Skaitmeninių modelių rezultatai davė prognozes apie dujų pasiskirstymą aplink galaktikas, kurias galima palyginti su stebėjimų duomenimis; remiantis stebėjmais buvo galima parinkti tinkamus skaitmeninio modelio parametrus ir taip nustatyti, kokios yra supernovų keliamų vėjų savybės. Geriausiai stebėjimus atitinka modeliai, kuriuose supernovų kuriamų vėjų greitis auga proporcingai galaktikos halo masei - taip gali įvykti, jei laikome, kad masyvesniuose haluose didesnė tikimybė žvaigždėms gimti spiečiuose, kuriuose daug supernovų sustiprina viena kitą ir pagreitina vėjus. Tiesa, vien supernovų vėjai niekaip negali paaiškinti masyviausiose galaktikose stebimo dujų išsidėstymo - ten jau neapsieinama be aktyvių galaktikų branduolių poveikio. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės susiliejimuose. Galaktikų susiliejimų metu į centrines juodąsias skyles krenta labai daug medžiagos. Besijungiančios galaktikos dažniausiai tampa aktyvios. Bet visa medžiaga, atlekianti į centrą, nesugeba greitai patekti į juodąją skylę – nemaža jos dalis lieka įvairiose orbitose aplink centrą ir užstoja aktyvų branduolį nuo pašalinių akių. Būtent toks atradimas padarytas išanalizavus 52 aktyvių galaktikų besijungiančiose sistemose savybes. Įprastai panašios galaktikos centruose daug dulkių, užstojančių branduolį, turi 27% atvejų, o tarp besijungiančių galaktikų šis procentas yra 65%. Tai reiškia, kad besijungiančiose galaktikose branduolio struktūra iš esmės skiriasi nuo izoliuotų galaktikų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių augimas. Supermasyvios juodosios skylės galaktikų centruose, rydamos pakankamai medžiagos, spinduliuoja didžiulius energijos kiekius. Didelė spinduliuotės dalis yra pakankamai energinga, kad jonizuotų aplinkines dujas – taip aktyvūs galaktikų branduoliai palaiko didžiąją dalį galaktikos ir tarpgalaktinės erdvės dujų jonizuotas. Ankstyvojoje Visatoje aplink pirmąsias aktyvias galaktikas formavosi jonizuotos medžiagos burbulai, vadinami kvazarų aplinkos zonomis (angl. quasar proximity zone). Dabar, išanalizavus tolimų galaktikų stebėjimus, aptiktos kelios galaktikos, kurių aplinkos zonos yra labai mažos. Tokio dydžio zonas kvazarai sukurti gali vos per 100 tūkstančių metų. Tai reiškia, kad tose galaktikose esantys kvazarai stebimi tokiu metu, kai jie švietė vos tokį trumpą laiko tarpą. Bet juodosios skylės tų kvazarų centruose yra milijardą kartų masyvesnės už Saulę. Kaip jos galėjo taip greitai užaugti tokios didelės – visiškai neaišku. Net ir labiausiai optimistiniai modeliai teigia, kad tam joms reikėtų 100 milijonų metų. Taigi supermasyvių juodųjų skylių atsiradimo ir augimo problema toli gražu lieka neišaiškinta. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *