Kąsnelis Visatos CCLXXXIII: Dvinarės

Praėjusią savaitę minėjome Asteroidų dieną, o JAV atkurta Nacionalinė kosmoso taryba. Tarp mokslinių naujienų – labai daug dvinarių. Ir žvaigždžių, ir juodųjų skylių. Ir dar šis tas, kas apverčia mūsų supratimą apie galaktikų evoliuciją. Kaip visada, dešimt naujienų rasite po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***

Nacionalinė kosmoso taryba. Penktadienį JAV Prezidentas Donaldas Trumpas pasirašė dekretą, kuriuo atkuriama Nacionalinė kosmoso taryba (National Space Council). Ji buvo panaikinta baigiantis Prezidento George'o H. W. Busho kadencijai 1993 metais. Atkurtai tarybai vadovaus viceprezidentas Mike'as Pence'as, ją sudarys JAV vyriausybės agentūrų, tarp jų ir NASA, bei privataus sektoriaus atstovai. Tarybos užduotis yra vystyti kosmoso tyrimų ir kitų kosminių veiklų reglamentavimą, teikti patarimus prezidentui bei parlamentui ir gerinti komunikaciją tarp valstybinių bei privačių institucijų.

Tuo tarpu JAV parlamente – ir Atstovų rūmuose, ir Senate – kritikuojamas Prezidento administracijos pasiūlytas NASA biudžetas. Atstovų rūmuose jau priimtas pakeistas biudžeto variantas, kuriame NASAi skirta 780 milijonų dolerių daugiau, nei siūlyta pirminiame variante – tai yra maždaug 5% viso agentūros biudžeto. Papildomos lėšos bus skirtos sustiprinti žmonių skrydžių programos vystymą, taip pat išlaikyti agentūros Švietimo skyrių. Senato atstovai laikosi panašios nuomonės – švietimas ir žmonių skrydžiai turi būti finansuojami adekvačiai. Tiesa, Atstovų rūmų pasiūlytame biudžete dar labiau mažinamos lėšos, skiriamos Žemės tyrimų programoms; nors kai kurie atstovai tokius sumažinimus irgi labai kritikuoja, daugumos nuomonė visgi yra kitokia.

***

Tarptautinė asteroidų diena. 1908 metų birželio 30 dieną įvyko Tunguskos meteorito smūgis. Nuo 2015 metų šią dieną minima Tarptautinė asteroidų diena. Ji skirta žinių apie asteroidus, jų keliamą pavojų Žemei ir būdus apsisaugoti skleidimui. Šių metų minėjimo proga buvo sukurtas septynių dalių pažintinis serialas apie asteroidų reikšmę, kurį pažiūrėti galite Asteroidų dienos tinklalapyje.

Vienas iš būdų, kaip tyrinėjamas galimas asteroidų pavojus – skaitmeniniai jų sąveikos su Žemės atmosfera modeliai. Kaip tik Asteroidų dienos proga NASA Planetos gynybos koordinavimo tarnybos mokslininkai paskelbė naujausio modelio rezultatus, kuriuose matome asteroido, dydžiu panašaus į Čeliabinsko meteoroidą, lydymąsi atmosferoje. Tokie modeliai, kaip šis, leidžia geriau suprasti, kokie asteroidų smūgiai yra pavojingi žmonėms, ir kiek labai. Remiantis šiais rezultatais galima kurti nacionalines ir tarptautines strategijas, skirtas apsisaugoti nuo asteroido smūgio ar sušvelninti jo pasekmes.

***

Atgal lekiantis asteroidas. Kai kurios planetos turi „lydinčių“ asteroidų debesis, vadinamus asteroidais-trojėnais. Pavyzdžiui, Jupiterio orbitoje yra apie 6000 trojėnų, kurie juda beveik ta pačia orbita aplink Saulę, kaip ir planeta, tik nuo pastarosios atsilieka arba ją lenkia šeštadaliu orbitos ilgio. O dabar atrastas pirmas asteroidas, kuris skrieja tokios pat trukmės orbita, kaip Jupiteris, tačiau į priešingą pusę. Apskritai tai nėra pirmasis aptiktas priešinga kryptimi judantis asteroidas – jų žinoma 82, tai yra maždaug viena 10000-oji visų žinomų asteroidų dalis. Tačiau šis asteroidas – 2015 BZ509 – aplink Saulę skrieja taip, lyg būtų lydintis Jupiterio asteroidas, tiktai priešinga kryptimi. Asteroido ir Jupiterio orbitos susikerta kas šešerius metus – pusę orbitos periodo, – tačiau asteroido orbita yra pakankamai pasvirusi, kad susidūrimas su planeta negrėstų. Skaičiavimai rodo, kad orbita buvo stabili daugiau nei milijoną metų. Tai yra labai netikėta, nors teoriškai ir įmanoma. Ateities stebėjimai atskleis, ar tokių asteroidų yra ir daugiau, ar šis yra unikalus. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Jupiterio atmosferos tyrimai. Zondas Juno toliau sėkmingai tyrinėja Jupiterį. Paskutinio, septinto artimo skrydžio pro planetą metu surinkti duomenys atskleidžia naujas debesų struktūras prie pietinio planetos ašigalio. Tokie vaizdai ir detalūs stebėjimai padeda susidaryti geresnį įspūdį apie Jupiterio atmosferą. Prie Juno duomenų prisideda ir kitų teleskopų stebėjimai. Pavyzdžiui, kartu su šeštuoju praskridimu gegužės pabaigoje Jupiterį stebėjo Havajuose esantis Japonijos infraraudonųjų spindulių teleskopas Subaru. Duomenys dar analizuojami, bet jau dabar gauti keli įdomūs rezultatai. Pavyzdžiui, Didžiosios raudonosios dėmės centre debesys yra šaltesni, nei pakraščiuose. Tą galima paaiškinti debesų kilimu centrinėje dalyje ir judėjimo į išorę; atmosferos paviršiuje jie įšyla nuo Saulės šviesos ir pakraščiuose matomi jau šiltesni. Į šiaurės vakarus nuo dėmės aptiktas regionas, kuriame oro srautai išsiskirstę į persiklojančias šiltesnes ir šaltesnes juostas – jas greičiausiai sukuria aplink dėmę judančios medžiagos srautų susidūrimas. Tokie duomenys, papildantys Juno stebėjimų informaciją, leidžia suprasti trimatę Jupiterio atmosferos struktūrą.

***

Marsą nuolatos tyrinėja ne vienas zondas. Jupiteriu domisi Juno, Saturne misiją baigia Cassini. Net Plutonas neseniai sulaukė svečio New Horizons. O Uranas ir Neptūnas, po trumpo Voyager 2 zondo vizito 1986 ir 1989 metais, liko pamiršti. Gal vertėtų į juos nuskristi vėl? Apie tai – savaitės filmuke:

***

Žvaigždės disko atmosfera. Tarpžvaigždinėje terpėje jau senokai aptinkama įvairių sudėtingų cheminių junginių. Dabar pirmą kartą sudėtingos organinės molekulės – metanolis, metanetiolis ir formamidas – aptiktos prožvaigždės protoplanetiniame diske. Už 400 parsekų nuo mūsų esanti prožvaigždė HH 212 yra vos 40 tūkstančių metų amžiaus – vienas iš jauniausių žinomų žvaigždinių objektų. Ją supantis 60 astronominių vienetų spindulio dujų diskas maitina prožvaigždę, o vėliau jame formuosis planetos. Molekulės aptiktos truputį mažesnės disko dalies – 44 astronominių vienetų spindulio tvarkingai besisukančio disko – atmosferoje. Molekulės greičiausiai formuojasi ant ledo kristalų, o vėliau nuo jų atkimba dėl žvaigždės spinduliuotės ar smūginių bangų poveikio. Šis atradimas leidžia tikėtis, kad ateityje panašios molekulės bus aptiktos ir prie kitų žvaigždžių. Tai leis patikrinti hipotezes apie gyvybei reikalingų sudėtingų molekulių formavimąsi ir patekimą į planetas, tarp jų ir Žemę. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Betelgeizė. ©ALMA/ESO/NRAO

Šitas ne visai taisyklingas apskritimas – žvaigždė. Tiksliau – Betelgeizė, trečia didžiausia žvaigždė mūsų danguje (po Saulės ir Dorado R). Jos disko skersmuo yra 50 kampinių milisekundžių, arba 36 tūkstančius kartų mažiau, nei Mėnulio pilnaties skersmuo. Bet ir tokį mažą skritulį įmanoma nutofografuoti, ką ir padarė submilimetrinių bangų teleskopas ALMA. Nuotraukoje matyti, kad žvaigždė yra labai netolygi – jos paviršiuje egzistuoja didžiulis iškilimas. Betelgeizė yra labai arti savo gyvenimo pabaigos ir per artimiausią tūkstantį metų turėtų sprogti supernova. Matomas išsipūtimas yra vienas iš energingų procesų, vykstančių žvaigždėje, požymis.

***

Termobranduoliniai sprogimai nykštukėje. Dvinarė žvaigždė Vandenio R yra sudaryta iš baltosios nykštukės ir raudonosios milžinės. Baltoji nykštukės nuolatos ryja kompanionės medžiagą ir po truputį auga. Bet ne tik auga – kartais nauja medžiaga sukelia termobranduolinius sprogimus baltosios nykštukės paviršiuje, vadinamus novomis. Aplink dvinarę žvaigždę matyti medžiagos žiedai, greičiausiai išmesti per sprogimus prieš šimtus metų. Naujausi stebėjimai, atlikti Chandra rentgeno spindulių teleskopu nuo 2000 metų, atskleidė dvi čiurkšles, kurios lekia tolyn nuo žvaigždės maždaug 600-700 kilometrų per sekundę greičiu. Čiurkšlių šviesis laikui bėgant kinta, o jų struktūra leidžia spręsti, kad baltoji nykštukė prieš 30-60 metų patyrė du nedidelius termobranduolinius sprogimus. Tiesa, jie naujo medžiagos žiedo aplink sistemą nesukurs, nes buvo daug silpnesni už ankstesniuosius. Ši naujausia analizė dar nepublikuota, tačiau buvo pristatyta Amerikos astronomų sąjungos susitikime.

***

Juodųjų skylių formavimasis. Gravitacinių bangų signalai rodo, kad Visatoje egzistuoja dvinarės sistemos, sudarytos iš dviejų labai arti viena kitos esančių juodųjų skylių. Kaip jos susiformuoja? Žvaigždės, kurioms sprogus atsirado tos juodosios skylės, negalėjo skrieti viena aplink kitą tokiu mažu atstumu, nes tada jos būtų susiliejusios į vieną. O jei žvaigždės buvo toli viena nuo kitos, tai jų paliktoms juodosioms skylėms susilieti reikėtų daugiau laiko, nei Visatos amžius. Bet dabar skaitmeniniais modeliais nustatytas galimas paaiškinimas. Jei viena žvaigždė dvinarėje sistemoje sprogsta supernova ir pavirsta juodąja skyle, ji gali priartėti prie kompanionės, kai pastaroji išsipučia į milžinę ir apgaubia juodąją skylę. Tada antrajai žvaigždei sprogus supernova, abi juodosios skylės yra pakankamai arti viena kitos, kad galėtų suartėti ir susilieti į vieną per kelis milijardus metų. Modelis taip pat rodo, kad jei pirma sprogusi žvaigždė po savęs palieka neutroninę žvaigždę, tai ši tokio suartėjimo proceso turėtų neišgyventi ir susilieti su žvaigžde-kompanione prieš pastarajai sprogstant supernova. Taigi artimos dvinarės sistemos – kurių periodai neviršija keleto dienų – neturėtų būti sudarytos iš neutroninių žvaigždžių. Šią prognozę galima bus patikrinti tolesniais gravitacinių bangų signalų stebėjimais. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dvinarės juodosios skylės. Kai dvi galaktikos susijungia į vieną, susijungia ir jų juodosios skylės. Tik joms tą padaryti užtrunka gerokai ilgiau, nes reikia priartėti vienai prie kitos, o tą padaryti ne taip ir lengva. Yra žinoma keletas neseniai susiliejusių galaktikų, kuriose vis dar matomi du branduoliai, nutolę vienas nuo kito šimtų parsekų ar didesniais atstumais. O dabar pirmą kartą išskirta dviejų supermasyvių juodųjų skylių pora, kurias vieną nuo kitos skiria vos 7,3 parsekų atstumas. Radijo bangomis atlikti galaktikos 0402+379 (šitas kodas žymi jos koordinates danguje) stebėjimai parodė centre esant du radijo bangų šaltinius. Daugiau nei dešimt metų trukę stebėjimai leido nustatyti jų judėjimo greitį – kiek daugiau nei 1500 km/s vienas kito atžvilgiu. Tada tapo įmanoma apskaičiuoti ir masę: bendra abiejų juodųjų skylių masė yra 15 milijardų kartų didesnė, nei Saulės. Tai reiškia, kad jos yra vienos iš masyviausių žinomų supermasyvių juodųjų skylių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sujaukta senovinė galaktika. Aplinkinėje Visatoje daugybė galaktikų yra „mirusios“ – jose beveik nesiformuoja naujos žvaigždės ir beveik nėra dujų. Dažniausiai tokios galaktikos yra elipsinės. Tai yra natūralios galaktikų evoliucijos padarinys: tik užgimusios jos turi daug dujų, iš kurių formuojasi žvaigždės ir kuriomis yra maitinamos juodosios skylės, o laikui bėgant žvaigždžių ir aktyvaus branduolio spinduliuotė išmeta dujas iš galaktikos ir žvaigždėdara užgęsta. Dujų išmetimą iš galaktikos dažnai sukelia susiliejimas su kita panašios masės kaimyne. Toliau šios galaktikos evoliucionuoja lėtai ir ramiai ir tampa „fosilijomis“ – tvarkingomis raudonomis elipsinėmis galaktikomis. Bet dabar, detaliai ištyrus vienos tokios fosilinės galaktikos NGC 1132 halą, nustatyta, kad jame dujos išsidėsčiusios visai netvarkingai. Rytinėje pusėje halas baigiasi labai staigiai, o vakarinėje yra ištįsęs ir pasklidęs. Tokią netvarką sukelti galėjo santykinai neseniai įvykęs galaktikos susiliejimas su mažesne kaimyne, kuri pataikė beveik į NGC 1132 centrą. Panašūs vėlyvi susiliejimai yra randami skaitmeniniuose galaktikų evoliucijos modeliuose, tačiau dar visai neseniai realybėje jų egzistavimo įrodymų nebuvo aptikta. Tokios galaktikos, kaip NGC 1132, patvirtina, kad vėlyvi susiliejimai vyksta ir kad fosilinės galaktikos iš tikro nėra tokios fosilijos, kaip buvo manoma iki šiol. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Audringos pirmosios galaktikos. Supernovų sprogimai ir aktyvių branduolių kuriamos tėkmės medžiagą iš galaktikų išmeta į aplinkinę erdvę. Galaktikose esančios dujos turi daugiau už helį sunkesnių elementų, nei tarpgalaktinės, todėl šis procesas praturtina tarpgalaktines dujas sunkiaisiais cheminiais elementais. Dabar nustatyta, kad santykinai artimuose galaktikų spiečiuose esanti tarpgalaktinė medžiaga yra praturtinta vienodai – geležies juose yra maždaug dvigubai daugiau, nei Saulėje; kitų cheminių elementų gausos turėtų būti atitinkamos. Toks praturtinimo vienodumas yra labai keistas – jei kiekviename spiečiuje procesas vyksta nepriklausomai, tai ir sunkiųjų elementų gausos turėtų skirtis. Vienodas gausas paaiškinti būtų galima, jeigu didžioji dalis sunkiųjų elementų, arba bent geležies, tarpgalaktinę erdvę būtų pasiekusi dar prieš susiformuojant galaktikų spiečiams, prieš daugiau nei 10 milijardų metų. Kad tai įvyktų, pirmosios galaktikos turėjo būti daug audringesnės, nei manoma dabar. Galaktinių tėkmių jose buvo tiek daug, o pačios galaktikos pakankamai mažos, kad tarpgalaktinė terpė prisipildytų geležies ir gerai išsimaišytų, o nuo tų laikų vykęs medžiagos papildymas geležies gausą pakeitė nedaug. Šis atradimas gali priversti peržiūrėti dabartinius galaktikų evoliucijos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

One comment

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *