Kąsnelis Visatos CCXCI: Užtemimas

Praeitą pirmadienį JAV užtemo Saulė. Aišku, reiškinį stebėjo milijonai žmonių – daugybė gyvai, taip pat daugybė jungėsi į įvairias tiesiogines transliacijas. Po kirpsniuku rasite užtemimo nuotraukų, taip pat įvairių įdomybių iš praėjusios savaitės, nuo naujų žinių apie Mėnulio vidų iki juodųjų skylių sukimosi spartos vertinimų. Gero skaitymo!

***

Užtemimas ir energetika. Saulės užtemimas yra reikšmingas išbandymas Saulės elektrinėms, kurių pagaminamos energijos kiekis staiga sumažėja ir, po kurio laiko, vėl išauga. Atlaikyti tokius staigius – gerokai spartesnius, nei ryte ar vakare – pokyčius yra nelengva užduotis, tačiau JAV Saulės elektrinės praeitą savaitę su ja susidorojo puikiai. Didžiausias pavojus kilo Kalifornijai, kurioje daugiau nei 10% visos elektros energijos pagaminama būtent Saulės jėgainėse, tačiau ir ten hidroelektrinės bei dujinės jėgainės kompensavo Saulės energijos nuostolius. Nors užtemimai pasitaiko nedažnai, į juos atsižvelgiama kuriant naujus decentralizuotus energijos gamybos tinklus, mat tokie tinklai turi būti labai gerai ir tiksliai reguliuojami, įvertinant orų efektus ir nuolatos kintančius energijos poreikius.

***

Mėnulio šešėlis JAV vakaruose. ©NOAA
Mėnulio šešėlis JAV vakaruose. ©NOAA

Praėjusią savaitę įvykęs pilnas Saulės užtemimas, matytas JAV, davė tikrai gausybę nuotraukų. Dalį jų rasite čia ir čia. Iš mokslinės pusės užtemimas nėra kažkuo labai svarbus įvykis, tačiau tai tikrai nereiškia, kad jis nėra įspūdingas. Jei neturėjote galimybės pamatyti užtemimą gyvai, pasigrožėkite nuotraukomis, ir galite pagalvoti apie artimiausią užtemimą, kuris bus matomas Europoje – 2026 metų rugpjūčio 12 dieną Islandijoje, Ispanijoje ir Portugalijoje.

***

„Eclipse Megamovie“ - projektas, siekiantis surinkti kuo daugiau užtemimo nuotraukų ir sudėti jas į vieną filmuką, kuriame būtų matomas Saulės vainiko kitimas per tas kelias valandas, kol Žemėje kažkur buvo matomas pilnas užtemimas. Kol kas darbas toli gražu nebaigtas, bet pažiūrėti vis tiek įdomu:

***
Dinozaurus išnaikinusi tamsa. Asteroidas, prieš 65 milijonus metų atsitrenkęs į Žemę ir sunaikinęs dinozaurus, į atmosferą išmetė milijardus tonų dulkių ir pelenų. Dabar pirmą kartą detaliai sumodeliuota, kokį poveikį tai turėjo Žemės klimatui. Nors jau seniai buvo žinoma, kad tiek taršos atmosferoje turėjo užtemdyti ir atšaldyti Žemę, dabar šie procesai įvertinti kiekybiškai. Nustatyta, kad maždaug dvejus metus Žemėje tvyrojo tamsa, neleidusi vykti fotosintezei. Iki ketverių metų truko žiema, kurios metu vandenynų paviršius atšalo 11 laipsnių, o žemynai – net 28. Tik arti pusiaujo išliko gyvybei tinkamų sąlygų, bet daugumai gyvybės rūšių iki ten pabėgti nebuvo galimybės. Taigi nekeista, kad tokiomis ekstremaliomis sąlygomis išnyko apie 75 procentus visų tuo metu egzistavusių rūšių. Po ketverių metų atvėso stratosfera, kurioje dauguma tų dulkių buvo pasklidusios. Šis staigus atvėsimas iššaukė stiprias liūtis ir sniego audras, kurių metu didžioji dalis teršalų nukrito atgal ant planetos paviršiaus. Tada klimatas grįžo į daugmaž ankstesnę būseną. Tyrimo rezultatai publikuojami PNAS.
***
Sausas Mėnulio vidus. Vienas iš svarbių klausimų apie Mėnulio struktūrą yra vandens kiekis jo viduje. Sužinoję, kiek vandens yra Mėnulyje, galėtume daug geriau suprasti jo formavimąsi ir evoliuciją, be to, galėtume geriau planuoti ateities žmonių misijas į mūsų palydovą. Dabar naujame tyrime parodyta, kad Mėnulio vidus greičiausiai yra labai sausas. Ištyrę keletą iš Mėnulio pargabentų uolienų, mokslininkai nustatė, kad jose yra labai mažai lakiųjų medžiagų, tokių kaip cinkas ar chloras. Be to, šių medžiagų izotopų santykiai rodo, kad jos išgaravo anksti Mėnulio jaunystėje. Kartu su jomis turėjo išgaruoti ir vanduo, nes jis irgi yra laki medžiaga. Taigi Mėnulio viduje vandens greičiausiai yra labai mažai, o kiek didesni vandens kiekiai, aptikti paviršiuje, greičiausiai atsirado dėl vėlesnių kometų smūgių. Tyrimo rezultatai publikuojami PNAS.
***
Magnetinis Saulės mirgėjimas. Saulės šviesis kinta dėl įvairių priežasčių. Labai ilgais laiko tarpais – dėl kintančios cheminės sudėties, trumpesniais – dėl sklindančių bangų. Intervalais, trunkančiais nuo sekundžių iki dešimtmečių, Saulėje stebimas vadinamas „Saulės triukšmas“, atsirandantis dėl magnetinių efektų. Dabar pirmą kartą sukurtas modelis, paaiškinantis šiuos pokyčius. Modelis puikiai atkuria detalių Saulės dinamikos observatorijos stebėjimų duomenis. Modelyje įvertinamas skirtingas kylančių ir besileidžiančių plazmos regionų šviesis: iš gelmių kylanti karštesnė medžiaga yra šviesesnė, nei spėjusi atvėsti paviršiuje. Taip pat įvertinamas magnetinio lauko poveikis, pasireiškiantis kaip Saulės dėmės. Šie efektai paaiškina visus svyravimus, nuo sekundžių iki dešimtmečių trukmės. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Nenuspėjami Marso orai. Nors Marso atmosfera yra žymiai retesnė, nei Žemės, joje vyksta kai kurie gerai pažįstami procesai, pavyzdžiui, debesų formavimasis. Neseniai Curiosity darytoje nuotraukoje aptikti debesys, primenantys aukštus plunksninius debesis Žemėje. Debesys greičiausiai sudaryti iš vandens ledo kristalų, kurie susikondensuoja aukštai atmosferoje, leidžiasi žemyn ir išgaruoja. Taip debesys nuolatos kinta ir atrodo tarsi turintys daugybę nukarusių uodegėlių. Debesys Marse buvo aptikti ir seniau, bet ši nuotrauka – aiškiausias jų vaizdas.

Kartais debesyse esantis vanduo gali pasiekti ir Marso paviršių. Bent jau taip teigia naujo modelio rezultatai. Pagal juos, naktį atšalus orui debesys gali tapti nestabilūs ir praktiškai nukristi ant planetos paviršiaus, kaip stipri trumpa sniego audra. Tiesa, debesis sudarantys ledo kristalai greičiausiai yra panašesnį į šerkšno daleles, negu į snaiges, todėl ir pasnigus paviršius labiau primintų padengta šerkšnu. Šios audros gali būti svarbi vandens apykaitos ciklo Marse dalis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geosciences.

Tuo tarpu orbitinis zondas Mars Express nustatė, kaip kinta Marsą supanti smūginė banga, susidaranti dėl Saulės vėjo įtakos. Panašiai kaip Žemėje magnetosfera, taip Marse elektringų dalelių sluoksnis aukštai atmosferoje priešinasi Saulės vėjui ir nustumia jį aplink planetą, suformuodamas lanko formos smūginę bangą. Per Marso metus šios bangos nuotolis nuo Marso tai didėja, tai mažėja. Įdomu tai, kad toliausiai nuo planetos jis yra tada, kai Marsas yra arčiausiai Saulės. Saulės vėjas ten yra stipresnis, tačiau taip pat sustiprėja ir elektringų dalelių sluoksnis, besipriešinantis Saulės vėjui. Antrasis efektas yra stipresnis už pirmąjį, todėl smūginė banga nutolsta. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research: Space Physics.
***

Hidroterminės angos Marse. Jau seniai aišku, kad Gale krateryje Marse kadaise buvo didžiulis ežeras. Dabar Curiosity aptiko įrodymų, kad ežero dugne kadaise galėjo būti hidroterminių angų. Cinko ir germanio – elementų, kurie kaupiasi karštuose skysčiuose Žemėje – kiekiai kai kur Gale kraterio dugne yra 10-100 kartų didesni, nei Marso plutos vidurkis. Tai sustiprina įtarimus, kad Gale krateris kadaise buvo tinkamas gyvybei formuotis. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research: Planets.
***
Laumžirgio misija Titane. „Cassini“, davęs daugybę informacijos apie Saturno sistemą, po kelių savaičių baigs savo misiją. Šiuo metu svarstomos įvairios naujų misijų Saturno link idėjos. Viena iš jų, praeitą savaitę pasiūlyta NASAi, yra „Laumžirgio“ misija į Titaną https://www.universetoday.com/136935/dragonfly-proposed-nasa-daring-new-frontiers-mission-titan/. Misijos tikslas, aišku, būtų ištirti Titane – jo atmosferoje, paviršiuje ir jūrose – vykstančius procesus. Tam, kad galėtų atlikti tyrimus keliose vietose, „Laumžirgis“ naudotų du ketursraigčius dronus (quadcopter), kuriais visa laboratorija galėtų persikelti iš vienos vietos į kitą. Taip pat mėginiai galėtų būti paimami ir įvairiame aukštyje virš palydovo paviršiaus. Tuo ši misija skiriasi nuo kitų siūlomų Titano tyrimų misijų, nes jos siūlo ten siųsti arba laivą, arba stacionarią paviršiaus laboratoriją, arba skraidantį aparatą.
***
Neptūno gelmių deimantai. Didžiulėse planetose, tokiose kaip Uranas ir Neptūnas, turėtų formuotis deimantai. Milžiniškas slėgis jų gelmėse, maždaug 10 tūkstančių kilometrų gylyje, turėtų suspausti ten esančius angliavandenilius – pavyzdžiui, metaną – tiek, kad juose esanti anglis virstų deimantu. Bet šio proceso stebėti negalime, nusiųsti zondo į planetas – irgi. Dabar pirmą kartą procesą atkurti ir jį stebėti pavyko laboratorijoje. Pasinaudodami labai galingais lazerio impulsais, mokslininkai sukūrė dvi smūgines bangas, kurios susikirtusios sukūrė slėgį ir temperatūrą, atitinkančius Neptūno ir Urano gelmių sąlygas. Šiomis bangomis paveikus angliavandenilio polistireno mėginį, jame susiformavo nanometrų dydžio deimantai. Šie rezultatai parodė, kad slėgis, reikalingas deimantams formuotis, yra apie dešimt kartų didesnis, nei manyta anksčiau. Naujas atradimas ne tik padės geriau suprasti Urano, Neptūno ir į juos panašių egzoplanetų struktūras, bet taip pat gali leisti sukurti naują būdą gaminti sintetinius deimantus. Šiais laikais deimantai gaminami naudojant sprogmenis, taigi jų gamyba pasinaudojant lazerių impulsais būtų daug saugesnė. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Sietyno žvaigždžių kintamumas. Daugelis labai jautrių teleskopų yra netinkami ryškioms žvaigždėms stebėti – per daug fotonų, pasiekę teleskopo detektorių, išsilieja, taip dingsta jautrumas ir netgi gali sugesti pats detektorius. Tačiau dabar sukurtas metodas, kaip visgi išgauti informaciją apie ryškias žvaigždes. Jo esmė – stebėti ne žvaigždės atvaizdo centrą, bet jo pakraščius, kur fotonai „išsilieja“ į aplinkinius detektoriaus pikselius. Seniau taip daryti irgi buvo bandoma, bet tik dabar pavyko sukurti metodą, kuris būtų patikimas ir duotų tikslius rezultatus. Jis pritaikytas Keplerio teleskopo duomenims ir išanalizuotos septynios ryškiausios Sietyno spiečiaus žvaigždės. Nustatyta, kad šešios iš jų yra lėtai pulsuojančios žvaigždės, kurių šviesis kinta maždaug dienos trukmės periodu. Septintoji – Maja – yra kitokia, ir kinta dešimties dienų periodu, dėl didžiulės daug mangano turinčios dėmės jos paviršiuje, kuri tokiu dažnumu atsisuka į mus. Įdomu tai, kad šis rezultatas paneigė kelis dešimtmečius teisinga laikytą interpretaciją apie Majos kintamumą, taigi Maja, pasirodo, nėra „Majos tipo“ kintančioji žvaigždė. Ateityje šis naujas metodas galės būti naudojamas ir su kitais jautriais teleskopais, pavyzdžiui egzoplanetas medžiosiančiu TESS. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Juodųjų skylių formavimasis. Juodosios skylės yra palyginus paprasti objektai – jas pilnai aprašyti galima vos trimis dydžiais: mase, sukimosi sparta ir elektriniu krūviu. Astrofizikinėms juodosioms skylėms svarbūs tik pirmieji du. Sukimosi spartą išmatuoti yra nelengva, bet kelioms mūsų Galaktikoje esančioms juodosioms skylėms tai padaryta, ir paaiškėjo, kad jos visos sukasi labai sparčiai, arti maksimalaus įmanomo greičio. Visos šios juodosios skylės yra dvinarėse sistemose, o jų sukimosi ašis daugmaž sutampa su sistemos orbitos ašimi. Gravitacinių bangų signalai taip pat leidžia įvertinti besijungiančių juodųjų skylių sukimosi spartas. Dabar tai buvo padaryta ir paaiškėjo, kad jos sukasi labai kitaip, nei mūsų Galaktikoje esančios. Kol kas duomenis vienodai gerai paaiškina du modeliai: arba juodosios skylės kitose galaktikose sukasi lėčiau, arba jų sukimosi ašys stipriai nesutampa viena su kita. Pirmasis paaiškinimas reikštų, kad juodųjų skylių formavimasis Paukščių Take vyko kažkaip labai kitaip, nei kitose galaktikose, o tai būtų keista. O štai sukimosi ašių nevienodumas gali atsirasti, jei juodosios skylės yra žvaigždžių spiečiuje ir gravitaciškai sąveikauja su daugybe aplink lakstančių žvaigždžių. Tiesa, taip pat įmanomas ir variantas, kad egzistuoja abu juodųjų skylių tipai – vienos sukasi lėtai, kitos yra žvaigždžių spiečiuose. Ir taip pat gali egzistuoti ir greitai besisukančios žvaigždės ne spiečiuose, tiesiog jos galbūt nesijungia tarpusavyje ir neskleidžia gravitacinių bangų. Tolesni stebėjimai padės atskirti šiuos modelius ir nustatyti, kuris yra artimiausias teisybei. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Štai tiek naujienų iš praėjusios savaitės. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *