Kąsnelis Visatos CCXC: Ryšiai

Šiandien amerikiečiai stebėjo Saulės užtemimą – jo nuotraukų rasite visur internetuose ir ateinančios savaitės Kąsnelyje. Šiame rasite šį tą apie 40 metų Voyager misijos sukaktį, komunikacijas ir naujas misijas, supernovas ir juodąsias skyles. Daugmaž kaip visada – dešimt naujienų po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***

Kosmoso komunikacijų tinklas. Nuo 1983 metų NASA išlaiko palydovų tinklą TDRS (Tracking and Data Relay Satellites, Sekimo ir duomenų perdavimo palydovai), skirtą ryšių su kosmoso misijomis palaikymui. Jei šių palydovų nebūtų, dauguma aplink Žemę skriejančių palydovų ryšį su valdymo stotimi turėtų tik apie 15% laiko. Tinklas buvo sumanytas dar 1973 metais, bet tik 1998 metais išplito pakankamai, kad apimtų 99% kiekvienos orbitos. Šiuo metu aplink Žemę sukasi devyni TDRS palydovai, o praeitą savaitę į orbitą pakilo naujas, įvardintas TDRS-M; tiesa, netrukus jis bus pervadintas į TDRS-13, nes tai yra tryliktas šio tinklo palydovas. Jis užtikrins kokybišką ryšį su palydovais bent iki ateinančio dešimtmečio vidurio. Nors šiuo metu NASA kuria ir bando naujos kartos lazerines komunikacijos sistemas, jų visuotinio įdiegimo dar reikės palaukti.

***

Mažytė Veneros misija. Regimųjų spindulių ruože Venera atrodo kaip gana vienodas rutulys. O štai ultravioletiniuose spinduliuose matome įvairių šviesių ir tamsių juostų, kurių kilmė kol kas nėra aiški. Dabar NASA patvirtino finansavimą palydovo-kubuko (CubeSat; gal galima būtų juos vadinti „kubalydovais“?) misijai į Venerą. CUVE (CubeSat UltraViolet Experiment) turėtų nuskristi iki Veneros ir ten ultravioletinių bangų diapazone stebėti viršutinius planetos atmosferos sluoksnius ir nustatyti jų sudėtį, judėjimą bei ten vykstančias chemines reakcijas. Manoma, kad tamsias juostas nulemia ultravioletinius spindulius sugeriančios medžiagos, esančios aukštai atmosferoje, tačiau kol kas neaišku, nei kokia tai medžiaga, nei kaip ji atsiranda taip aukštai atmosferoje. Tikimasi, kad CUVE padės išaiškinti šią paslaptį. Kol kas neaišku, kada CUVE išskris į Venerą – planuojama jį paleisti ne vieną, bet kartu su kita, didesne misija, taip sutaupant labai daug lėšų.

***

Žemėje būna stiprių audrų, bet kitose planetose – nepalyginamai stipresnių. Neptūne siaučia daugiau nei 2000 kilometrų per valandą greičio vėjai, Jupiterio Raudonoji dėmė yra didesnė už Žemę. Apie nežemiškas audras savaitės filmuke pasakoja PBS SpaceTime:

***

Voyager kelionės keturiasdešimtmetis. Prieš 40 metų, 1977 rugpjūčio 20 dieną, į kosmosą pakilo erdvėlaivis Voyager 2. Po dviejų savaičių, rugsėjo 5 dieną – Voyager 1. Voyager 2 praskrido pro visas keturias didžiąsias planetas – Jupiterį, Saturną, Uraną ir Neptūną; toks skrydis įmanoma tik kartą per 175 metus, dėl tinkamo planetų išsidėstymo. Voyager 1, aplenkęs savo brolį, 2012 metų rugpjūtį – prieš penkerius metus – tapo pirmuoju žmonių sukurtu daiktu, palikusiu Saulės sistemą. Šiuo metu Voyageriai skrieja atitinkamai 21 ir 18 milijardų kilometrų atstumu nuo Saulės – 4-5 kartus toliau, nei Neptūnas. Jie skrenda pro tarpžvaigždinę medžiagą ir vis dar siunčia duomenis apie aplinkos sąlygas. O kitą žvaigždę pasieks ne anksčiau, nei po 40 tūkstančių metų. Space.com šios sukakties proga pakalbino Voyager misijos vadovą Edą Stone`ą. Jis pasidalino mintimis apie įdomiausius ir svarbiausius atradimus (ugnikalniai Ijo, vandenynas Europoje, Saulės sistemos palikimas), papasakojo apie misijų ateitį (po keleto metų Voyager 2 irgi turėtų palikti Saulės sistemą, bet kita kryptimi, nei Voyager 1; abu zondai turi energijos atsargų maždaug dešimčiai metų, o po to nutils amžiams), gyvenimą po Voyager misijų.

***

Voyager 2 kyla į kosmosą. ©NASA/JPL-Caltech
Voyager 2 kyla į kosmosą. ©NASA/JPL-Caltech

Tęsiant temą apie Voyager, savaitės paveiksliuku parinkau nuotrauką iš Voyager 2 misijos pakilimo. Titan IIIE/Centaur raketa iškėlė zondą į orbitą, iš kur jis nulėkė tolyn pro Asteroidų žiedą ir didžiąsias planetas. Daugiau misijos nuotraukų rasite čia.

***

Daug prirakintų egzoplanetų. Arti žvaigždės esanti planeta gali būti potvyniškai prirakinta - suktis aplink savo ašį tokių pačiu ar labai panašiu periodu, kaip ir aplink žvaigždę. Mėnulis yra potvyniškai prirakintas prie Žemės, o Žemė, jei nesudegs Saulei virtus raudonąja milžine, tolimoje ateityje irgi taps prirakinta prie Saulės. Dabar naujame tyrime išnagrinėta, kaip greitai gali prie žvaigždžių prisirakinti planetos, esančios gyvybinėje zonoje, t.y. tinkamu atstumu, kad jų paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo. Nustatyta, kad dauguma planetų prie žvaigždžių, mažesnių už Saulę, gali būti prirakintos. Apskritai maždaug pusė Keplerio teleskopu atrastų egzoplanetų turėtų būti prirakintos prie savo žvaigždžių. Jei planetos orbita yra apskritiminė, prirakinimas reiškia, kad planeta nuolatos į žvaigždę atsukusi vieną pusę; tokioje planetoje turėtų būti ekstremali atmosfera ir klimato sąlygos. Jei orbita pailga, planeta aplink savo ašį turėtų suktis greičiau, nei aplink žvaigždę, taigi klimatas neturėtų būti toks ekstremalus. Tad nagrinėjant egzoplanetas, modeliuojant galimas jų atmosferas, paviršiaus sąlygas ir tinkamumą gyvybei, vertėtų atsižvelgti ir į galimą potvyninį prirakinimą. Tyrimo rezultatai arXiv.
Vasario mėnesį, paskelbus apie TRAPPIST-1 sistemoje atrastas net septynias uolines planetas, daugybė mokslininkų suskubo tyrinėti šią sistemą ir jos žvaigždę. Dabar pristatyti sistemos amžiaus tyrimo rezultatai. Išnagrinėję įvairius amžiaus indikatorius – žvaigždės spalvos ir šviesio sąryšį, tankį, ličio požymius spektre, gravitacijos stiprumą paviršiuje, sunkių cheminių elementų kiekį, sukimąsi ir magnetinį aktyvumą - mokslininkai nustatė, kad ji yra maždaug 7,6 milijardo metų amžiaus. Tai reiškia, kad TRAPPIST-1 sistema yra pusantro karto senesnė, nei mūsiškė Saulės sistema. Tai yra visiškai priešingas rezultatas, nei ankstesni, gerokai grubesni, įvertinimai, teigę, kad sistema yra mažiau nei milijardo metų amžiaus. Naujasis atradimas - gera žinia besitikintiems sistemoje rasti gyvybės požymių: senesnės žvaigždės turėtų būti daug tinkamesnės gyvybei, nes yra mažiau aktyvios. Iš kitos pusės, per milijardus metų žvaigždės aktyvumas galėjo visiškai sunaikinti daugumos planetų atmosferas. Per artimiausius keletą metų tikimasi išsiaiškinti, kokios sąlygos yra šių planetų paviršiuose - tada gal geriau suprasime ir sistemos amžių bei jos evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Žvaigždžių debesys. Neįsižiebusiose žvaigždėse – rudosiose nykštukėse – viršutiniai atmosferos sluoksniai yra pakankamai šalti, kad juose gali formuotis sudėtingos molekulės ir susidaryti debesys, panašiai kaip planetų atmosferose. Rudosios nykštukės dažnai randamos toli nuo didesnių žvaigždžių, todėl jas yra lengviau detaliai stebėti, nesirūpinant dėl greta esančios žvaigždės šviesinės taršos. Jau keletą metų žinoma, kad rudųjų nykštukių šviesis nuolatos kinta, bet šis reiškinys nebuvo paaiškintas. Dabar, išanalizavę pusantrų metų trukusių trijų rudųjų nykštukių stebėjimų duomenis, mokslininkai nustatė, kad jų atmosferose egzistuoja ilgos debesų juostos. Panašios juostos matomos Neptūne, tačiau anksčiau nebuvo aptiktos už Saulės sistemos ribų. Juostų egzistavimą išdavė būtent šviesio kitimas - nykštukėms sukantis aplink savo ašį, į mus atsisuka tai šviesesnės, tai tamsesnės juostų dalys, be to, pačios juostos irgi juda skirtingu greičiu, nei nykštukės sukimasis. Visi šie procesai sukuria sudėtingą nykštukės šviesio kitimo profilį, bet turint daug duomenų, pavyko juos atskirti vienus nuo kitų. Taip pat nustatyta, kad nykštukėse yra keletas šviesių taškų - tai gali būti pavieniai debesys. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.
Didelių žvaigždžių atmosferos – taip pat pilnos įdomių ir neištirtų reiškinių. Pavyzdžiui, santykinai netoli, už 170 parsekų, esanti raudonoji milžinė Antaris (Skorpiono žvaigždyno ryškiausia žvaigždė) yra labai masyvi žvaigždė, baigianti savo gyvenimą. Jos spindulys už Saulės spindulį didesnis 883 kartus, ir ji yra pakankamai didelė, kad geriausiais dabartiniais teleskopais pavyktų išskirti jos diską. Būtent tai dabar ir buvo padaryta - pirmą kartą nufotografuotas šios žvaigždės diskas ir atmosfera. Taip nustatyta, kad medžiaga planetos atmosferoje vertikalia kryptimi juda greičiais, siekiančiais net 20 km/s. Tokio judėjimo paaiškinti vien konvekcija - karštos medžiagos kilimu iš gelmių ir šaltos medžiagos skendimu - neįmanoma, taigi raudonosiose milžinėse turi veikti dar kažkokie, anksčiau neįvertinti, procesai. Tokie tyrimai padeda prognozuoti ir Saulės ateitį - mūsų žvaigždė taip pat taps raudonąja milžine, nors ir ne tokia didele, kaip Antaris. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Anksti pagauta supernova. Supernovų sprogimų iš anksto prognozuoti negalime, todėl ir detalius supernovų stebėjimus galime pradėti vykdyti tik praėjus kažkiek laiko po sprogimo – kai reiškinį pastebime ir nukreipiame jo link teleskopus. Kuo geresni stebėjimų prietaisai ir algoritmai, tuo šis laikas trumpesnis. Dabar pirmą kartą pavyko užfiksuoti, kaip supernovos išmesta medžiaga atsitrenkia į sprogusios žvaigždės kompanionę. Supernova 2017cbv, aptikta kovo mėnesį, buvo detaliai stebima praėjus vos keletui valandų po sprogimo pradžios. Pastebėta, kad per pirmas penkias dienas po sprogimo sistemos šviesis augo sparčiau, nei įprasta tokioms supernovoms. „Tokia“ šiuo atveju reiškia Ia tipo – tai supernovos, įvykstančios baltosiose nykštukėse, kai jos prisiryja per daug medžiagos iš žvaigždės-kompanionės. Būtent kompanionės egzistavimas ir nulėmė greitesnį šviesio augimą – supernovos išmesta medžiaga, atsitrenkusi į 40 milijonų kilometrų atstumu esančią žvaigždę-milžinę, sukūrė smūginę bangą, kuri ėmė skleisti labai daug šviesos. Per keletą dienų smūginė banga išsisklaidė ir sistemos šviesis grįžo į tokį, kokio būtų galima tikėtis be kompanionės sušvitimo. Toks procesas teoriškai prognozuotas dar 2010 metais, o šis atradimas prognozes patvirtina. Tyrimo rezultatai arXiv.

Įprastai Ia tipo supernovos visiškai sunaikina baltąsias nykštukes, kuriose sprogsta. Tačiau kartais šios supernovos būna blausesnės, nei įprastai – jos žymimos Iax. Manoma, kad jos nesunaikina nykštukės, o tik nusviedžia ją tolyn. Dabar pirmą kartą aptikta tokia iš supernovos išmesta nykštukė. Ši žvaigždė juda labai dideliu greičiu, kurio užtenka, kad pabėgtų iš Galaktikos. Įprastai žvaigždės taip greitai nejuda, taigi ši greičiausiai buvo „išspirta“ lauk, galimai būtent supernovos sprogimo metu. Be to, žvaigždės atmosferoje aptikta cheminių elementų, randamų žvaigždžių-milžinių atmosferose; jie nykštukėje galėjo atsirasti, jei ši buvo dvinarėje sistemoje su kompanione, kurios medžiagą po truputį rijo. Supernovos sprogimas galėjo įvykti prieš 5-50 milijonų metų, taigi supernovos liekana jau išsisklaidžiusi aplinkoje. Šis atradimas patvirtina teorinius modelius apie blausių Iax tipo supernovų egzistavimą ir dar kartą parodo, kokia didelė gali būti supernovų įvairovė. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Juodųjų skylių maitinimasis. Maždaug viena iš dešimties, ar šiek tiek mažiau, galaktikų yra aktyvios – jų centrinės supermasyvios juodosios skylės sparčiai ryja medžiagą. O dabar paaiškėjo, kad viena galaktikų rūšis, vadinama „medūzomis“, aktyvi yra žymiai dažniau – pasirinkus septynias tokias galaktikas stebėjimams, aktyvios pasirodė esančios net šešios. Galaktikos-medūzos yra galaktikos, krentančios į spiečius ir prarandančios medžiagą dėl sąveikos su karštomis spiečiaus dujomis, kurios veikia tarsi labai stiprus vėjas. Nupučiamos galaktikos dujos nusidriekia ilgomis vijomis, primenančiomis medūzų čiuptuvus. Šis atradimas leidžia spręsti, kad išorinis spaudimas, nupučiantis galaktikos dujas, taip pat gali jas nustumti artyn galaktikos centro ir taip maitinti juodąją skylę. Medūziškų galaktikų stebėjimai bus tęsiami ir toliau, taip siekiant nustatyti, kaip būtent vyksta dujų pernaša galaktikos viduje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Juodųjų skylių čiurkšlės. Aktyvios galaktikos kartais išmeta medžiagos čiurkšles iš centro tolyn. Kartais jose susiformuoja ir tolyn nulekia medžiagos sutankėjimai, tačiau jų savybės bei atsiradimas vis dar yra neaiškūs. Dabar pavyko aptikti tolimos aktyvios galaktikos PKS 1413 + 135 čiurkšlę ir jos sutankėjimus, gravitaciškai lęšiuojamus tarp jos ir mūsų esančio žvaigždžių spiečiaus. Lęšiavimo faktas aptiktas išnagrinėjus keletą čiurkšlės pritemimų ir nušvitimų, aptiktų per pastaruosius septynerius metus. Atmetę įvairias kitas hipotezes, tyrėjai liko prie gravitacinio lęšiavimo. Beje, tai yra pirmas kartas, kai aptinkamas lęšiavimo procesas, kuriamas lęšio, masyvesnio už žvaigždę, tačiau mažiau masyvaus už galaktiką. Lęšis leidžia gerokai ryškiau, nei anksčiau, pažvelgti į centrines aktyvios galaktikos dalis ir turėtų padėti nustatyti, kaip vystosi čiurkšlės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kosminių greičių voratinklis. Įprastai didelio masto Visatos struktūra, vadinama kosminiu voratinkliu, tyrinėjama nustatant daugybės galaktikų padėtis ir žiūrint, kaip jos grupuojasi erdvėje. O dabar pristatyta visiškai kitokio pobūdžio analizė – struktūros nustatymas vien iš galaktikų judėjimo greičių informacijos. Galaktikų spiečiai traukia aplinkinę medžiagą, todėl jų apylinkėse esančias galaktikas matome krentant spiečių link. Gautas voratinklio atvaizdas yra labai panašus į gautąjį iš galaktikų padėčių analizės – tai reiškia, kad Visatos struktūros formavimosi teorija, teigianti, kad struktūros atsirado dėl gravitacijos nulemto tankesnių telkinių traukimosi, yra teisinga. Taip pat toks voratinklio atvaizdavimas leidžia geriau įvertinti savybes objektų, kuriuos nuo mūsų teleskopų slepia Paukščių Tako plokštuma – nors negalime matyti jų tiesiogiai, galime nustatyti, kaip stipriai jie traukia aplinkinę medžiagą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tolimiausia galaktika. Praėjus 380 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo, Visatoje esančios dujos tapo neutralios – elektronai susijungė su atomų branduoliais. Praėjus maždaug milijardui metų, Visata vėl buvo užpildyta jonizuotomis dujomis, nes žvaigždžių ir aktyvių galaktikų branduolių spinduliuotė atplėšė elektronus nuo branduolių. Kaip šis rejonizacijos procesas vyko, kol kas suprantame tik apytikriai. Viena iš problemų, kylančių tyrinėjant rejonizaciją, yra daugumos tų laikų galaktikų blausumas. Bet dabar aptikta labai tolima ir labai ryški galaktika SPT0311-58. Jos šviesa, dabar pasiekianti mus, buvo išspinduliuota nuo Didžiojo sprogimo praėjus 760 milijonams metų, taigi kai Visata dar nebuvo visiškai rejonizuota. Tai yra viena iš tolimiausių žinomų galaktikų. Ir ji tikrai neįprasta: dujų masė joje yra beveik 70 kartų didesnė, nei Paukščių Take, ir žymiai didesnė, nei kitų galaktikų Visatos jaunystėje. Didelis dujų kiekis nulemia ir spartų žvaigždžių formavimąsi – taip pat neįprastai energingą, lyginant su kitomis to laikmečio galaktikomis. Tokie objektai, kaip SPT0311-58, yra ypatingai reti, tačiau galėjo turėti didžiulę įtaką Visatos rejonizacijai, todėl jų tolesnis tyrimas reikšmingai pagerins supratimą apie ankstyvąją Visatos evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

5 comments

  1. "Voyager 1, aplenkęs savo brolį, 2012 metų rugpjūtį – prieš penkerius metus – tapo pirmuoju žmonių sukurtu daiktu, palikusiu Saulės sistemą." - ar tikrai?

    Jei Saulės sistema baigiasi ties ~121 au (kur Voyager kirto heliopauzę), tai ar tie tūkstančiai gerokai toliau esančių objektų (mažosios planetos, visas debesis kometų) taip pat yra "palikę" Saulės sistemą ir jai nebepriklauso?

    1. Saulės sistemos ribos apibrėžimas - sudėtingas dalykas. Bet dažniausiai riba laikoma būtent heliopauzė, kur Saulės vėjo burbulas baigiasi ir prasideda tarpžvaigždinė terpė. Pagal šį apibrėžimą išeitų, kad tokie kūnai, kaip Sedna ar Oorto debesis, nors sukasi aplink Saulę, nepriklauso Saulės sistemai. Nomenklatūra yra keistas dalykas :(

  2. "Dabar pirmą kartą aptikta tokia iš supernovos išmesta nykštukė."

    Jai ta nykštukė pati ir sprogo, tai sprogimas ne išmetė nykštukę "iš supernovos", o išmetė ją (teisingiau, tai kas po sprogimo iš jos liko) "iš dvinarės sistemos".

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *