Kąsnelis Visatos CCCVII: Atmosferos

SpaceX skraido jau taip gerai, kad eilinis jų skrydis nelabai patraukia dėmesį, tačiau praeitą savaitę buvo gana svarbus pasiekimas – pirmą kartą sėkmingai ant panaudotos raketos išskrido panaudota kapsulė. Taip pat kąsnelyje sužinosite šį tą apie Saturno atmosferą, žvaigždžių masių nustatymą, kamuolinių spiečių atsiradimą ir dar daug ką. Dešimt naujienų – po kirpsniuku.

***

Žiemos nakties dangaus įdomybės. Šaltinis: Universe2go.com
Žiemos nakties dangaus įdomybės. Šaltinis: Universe2go.com

Ilgais žiemos vakarais, jei pasitaiko giedras dangus ir nėra daug šviesinės taršos, galima pamatyti daugybę įdomių dalykų danguje. Praeitą savaitgalį buvo meteorų geminidų pikas, netrukus ims kristi orionidai, kvadrantidai, paryčiais danguje nuo naujųjų metų matysis Merkurijus, Marsas, Jupiteris ir Saturnas. Šie ir kai kurie kiti įdomūs dalykai sužymėti schemoje.

***

NASA ateities vizija. Nuo 2011 metų vienas iš ilgalaikių NASA tikslų yra žmonių skrydis į Marsą. Nepaisant praeitą savaitę prezidento Trumpo paskelbtos direktyvos NASAi koncentruotis į Mėnulio tyrimus, kelionė į Marsą vis tiek turėtų išlikti prioritetine sritimi. Taip pat praeitą savaitę paskelbtos nepriklausomos NASA veiklos analizės išvadose teigiama, jog norėdama užtikrinti šio tikslo įgyvendinimą, NASA privalo daugiau dėmesio skirti tyrimams mikrogravitacijos sąlygomis ir tokių tyrimų infrastruktūros užtikrinimui. Ypatingas dėmesys atkreipiamas į Tarptautinę kosminę stotį, kurios darbo pabaiga numatyta 2024 metais. Šiuo metu NASA neturi konkrečių planų, kuo ją pakeis – planuojami Giliosios erdvės vartai (Deep space gateway) orbitoje aplink Mėnulį turėtų būti pastatyti iki 2030 metų, bet jie bus skirti daugiau misijų aptarnavimui ir robotinių misijų Mėnulyje valdymui, o ne moksliniams tyrimams.

Gruodžio pradžioje įvyko SpaceCom konferencija, kurios metu vyko diskusija apie kosmoso rinkos vystymąsi. Pristatytos įvairios idėjos – nuo raketų dalių perdirbimo orbitoje ir pritaikymo žmonių gyvenimui arba atsargų laikymui, iki įvairių profesijų žmonių apmokymo dirbti kosmose ir jiems reikalingos įrangos pritaikymo kosmosui. Diskusijos dalyvių teigimu, kosmoso rinka šiuo metu yra tokioje stadijoje, kokioje internetas buvo 1985 metais. Taigi ji tikrai plėsis, tačiau kol kas sunku pasakyti, kuria linkme. Aišku tik tiek, kad privataus verslo žengimas į kosmosą visus šiuos procesus labai paspartins.

***

SpaceX sėkmingas skrydis. SpaceX nesustoja ir toliau gerina kosminių skrydžių rezultatus. Penktadienį jie pirmą kartą ant panaudotos raketos skraidino panaudotą atsargų kapsulę Dragon, ir viskas pavyko be jokių problemų. Dragon kapsulė, prieš tai 2015 metais skridusi į TKS, dabar vėl nuskrido ten pat ir nugabeno įvairių mokslinių tyrimų prietaisų – pavyzdžiui kosminių šiukšlių registratorių ir augalų mikrogravitacijos bandymą. Tai buvo ketvirtas kartas, kai SpaceX vykdė skrydžio užsakymą naudodama panaudotą raketą, tačiau pirmas toks skrydis su NASA užsakymu.

***

Savaitės filmuke nieko nėra aiškinama, netgi šnekama nėra. Tai – tiesiog Juno zondo duomenų vizualizacija, leidžianti pasinerti į Jupiterio Didžiąją raudonąją dėmę ir pamatyti, kaip šios planetos atmosfera galėtų atrodyti iš arti ir iš vidaus. O kaip tik praeitą savaitę paskelbta duomenų analizė rodo, kad dėmė – tiksliau sakant, ciklonas – yra bent 300 kilometrų gylio, 50 kartų giliau, nei vidutinė Žemės vandenynų gelmė.

***

Saturno atmosferos variacijos. Žemės, Jupiterio ir Saturno atmosferos turi keletą panašumų. Vienas iš jų – periodiškas temperatūrų ir priešingos krypties vėjo srautų kitimas ties pusiauju. Žemės šis kitimas vyksta 28 mėnesių periodu, Jupiteryje trunka apie ketverius metus, o Saturne – apie 15 Žemės metų. Jau kurį laiką žinoma, kad svyravimų reguliarumą sutrikdyti gali stiprios audros toli nuo pusiaujo, o dabar paaiškėjo, kad tas pats vyksta ir Saturne. Trejus metus nuo 2010-ųjų gruodžio trukusi audra maždaug ties 40 laipsnių šiaurės platumos sukėlė pokyčius pusiaujo atmosferoje – ten oras atvėso dešimčia kelvinų, arba daugiau nei dešimčia procentų vidutinės temperatūros; Žemėje tokį pokytį atitiktų atvėsimas trisdešimčia laipsnių. Taip pat pasikeitė pusiaujinio vėjo greitis ir svyravimų būsena. Tai rodo, kad Saturno, kaip ir Žemės, atmosferos sluoksniai gali sąveikauti labai dideliais atstumais. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Vėjų talžomos egzoplanetos. Didžioji dalis žvaigždžių Galaktikoje yra raudonosios nykštukės, tad ir planetų daugiausiai turėtų būti prie jų. Deja, raudonųjų nykštukių gyvybinėje zonoje esančioje planetos yra nuolatos talžomos žvaigždės vėjo pliūpsnių bei žybsnių, kurie gali pražudyti besimezgančią gyvybę. Naudodamiesi žiniomis apie Marso atmosferos evoliuciją, mokslininkai pradeda ieškoti atsakymų į šiuos klausimus. Kadangi apie Marsą žinome daug, bent jau palyginus su egzoplanetomis, galime bandyti ekstrapoliuoti informaciją apie Raudonąją planetą. Pirminiai skaičiavimai rodo, kad prie raudonosios nykštukės esanti į Marsą panaši planeta gyvybei tinkama būtų 5-20 kartų trumpiau, nei pats Marsas. Jei panaši tendencija tinkama ir Žemei, tai reikštų, kad planeta gyvybei tinkama būtų mažiau nei milijardą metų – visai nedaug laiko, turint omeny, kiek Žemėje užtruko sudėtingų gyvybės formų atsiradimas. Tyrimo rezultatai buvo pristatyti Amerikos geofizikų sąjungos rudens susitikime.

***

Aštuonių egzoplanetų sistema. Praeitą savaitę Google ir NASA paskelbė apie bendro darbo vaisius – Google neuroninis tinklas apmokytas ieškoti planetų Keplerio teleskopo duomenyse. Tinklas išmoko aptikti planetas, kurių signalai yra ypatingai silpni ir sunkiai atpažįstami net žmonėms. Du pirmieji rezultatai – vos truputį už Žemę didesnės Keplerio-80g ir Keplerio-90i. Pastaroji yra aštunta žinoma planeta toje sistemoje. Taigi Saulės sistema nebėra vienintelė su tiek daug žinomų planetų. Abi planetos skrieja gerokai arčiau savo žvaigždžių, nei Žemė aplink Saulę, taigi yra labai karštos ir tikrai netinkamos žemiškai gyvybei. Visgi atradimas yra įdomus – ir tuo, kad atsirado tokia gausi planetų sistema, ir tuo, kad ją aptiko automatizuota sistema. Ateityje šis ir panašūs algoritmai leis žymiai efektyviau aptikti ir net charakterizuoti egzoplanetas, o tobulinant algoritmus įgytos žinios galės būti pritaikomos ir apmokant juos vykdyti žemiškesnes užduotis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vienišų žvaigždžių masės. Nustatyti tolimo objekto masę yra sudėtinga užduotis. Patikimiausias būdas „pasverti“ žvaigždę – stebėti dvinarę sistemą, kurioje dvi žvaigždės, veikiamos tarpusavio gravitacijos, sukasi viena aplink kitą. Tačiau dauguma žvaigždžių, ypač mažų, yra pavienės, ir jų masės įprastai įvertinamos tik gana apytikriais būdais, remiantis sąryšiais tarp masės ir kitų savybių, sukalibruotais naudojant dvinares. Dabar pasiūlytas metodas, kaip galima išmatuoti ir pavienės žvaigždės masę. Metodui reikia išmatuoti tris žvaigždės savybes: mirgėjimą dėl paviršiuje susidarančių granulių, kuris priklauso nuo žvaigždės gravitacijos stiprumo; šviesį, kuris priklauso nuo paviršiaus temperatūros ir spindulio; ir paralaksą, kuris nurodo atstumą iki žvaigždės ir leidžia apskaičiuoti šviesį. Žinodami žvaigždės spindulį ir gravitacijos stiprumą, galime apskaičiuoti ir masę. Tyrėjai išbandė metodą naudodami žvaigždes iš Keplerio teleskopo katalogo; gautų rezultatų paklaidos siekia apie 25%, bet tai yra nedaug, palyginus su ankstesniais metodais. GAIA ir TESS kosminių teleskopų duomenys leis sumažinti masės įvertinimo paklaidas iki mažiau nei 10%. Geresnis žvaigždžių masių ir spindulių įvertinimas leis geriau suprasti žvaigždžių struktūrą bei evoliuciją ir tiksliau apskaičiuoti atitinkamus egzoplanetų parametrus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Čiurkšlių nestabilumas. Aktyvių galaktikų branduolių čiurkšlės dažnai stebimos išlekiančios toli už galaktikos ribų. Tačiau kai kurios iš jų, priešingai, subyra į gabaliukus dar galaktikos viduje. Dabar pristatytas skaitmeninis modelis, paaiškinantis tokį skirtumą ir parodantis, kaip čiurkšlės evoliucionuoja. Subyra tos čiurkšlės, kurias ima reikšmingai spausti aplinkinė galaktikos medžiaga. Tada jų medžiaga ima judėti vis labiau chaotiškai – atsiranda nestabilumas, augantis dėl išlenkto čiurkšlės paviršiaus. Panašūs nestabilumai žinomi inžinieriams – jie atsiranda, vandeniui tekant lenktais vamzdžiais arba vandeniui sukantis cilindriniame inde. Nestabilumas išplečia čiurkšlę, dėl to ji vis stipriau yra stabdoma ir išlaksto į gabaliukus. Atradimas turėtų padėti suprasti čiurkšles turinčių galaktikų evoliuciją ir aktyvių branduolių grįžtamąjį ryšį jose. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Galaktikų judėjimas superspiečiuje. Visos galaktikos juda, veikiamos tarpusavio gravitacijos. Paukščių Takas ir Andromeda traukia vienas kitą ir artėja susiliejimo link, aplinkinės nykštukinės galaktikos sukasi aplink didžiąsias, o visa Vietinė grupė juda Mergelės superspiečiaus link. Dabar pristatytas viso Mergelės superspiečiaus galaktikų judėjimo modelis, sudarytas remiantis geriausiomis žiniomis apie galaktikų padėtis ir greičius, bei geriausiu šiandieniniu supratimu apie Visatos evoliuciją. Naudodamiesi stebėjimų duomenimis, mokslininkai sukūrė skaitmeninius galaktikų judėjimo modelius, kuriuos vėliau patikrino, sekdami jų evoliuciją nuo Visatos pradžios iki šiandien. Daugiau nei 1400 galaktikų judėjimą atkurti pavyko labai gerai - tai reiškia, kad Mergelės superspiečius praeityje turbūt nepatyrė susidūrimų su kitais dideliais superspiečiais, kurie galėjo labai sujaukti judėjimą. Tiesa, kai kurių galaktikų trajektorijų atkurti nepavyko - jos turbūt patyrė chaotiškų sąveikų, labai smarkiai pakeitusių jų judėjimą per palyginus trumpą laiką. Pagrindinis gravitacijos šaltinis nagrinėjamoje erdvėje yra Mergelės spiečius, kurio masė apie šimtą kartų viršija Paukščių Tako masę. Į šį spiečių per Visatos amžių įkrito daugiau nei tūkstantis galaktikų. Tokie tyrimai padeda ir geriau suprasti Visatos istoriją, ir numatyti jos ateitį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsiųjų halų forma. Ilgą laiką buvo manoma, kad galaktikas gaubiantys tamsiosios materijos halai, tolstant nuo centro, retėja gana tolygiai. Tačiau pastaraisiais metais požiūris pasikeitė - analizuojant halų formavimąsi, jungiantis daugybei mažesnių panašių struktūrų, pastebėta, kad įkrentančių halų orbitos palieka pėdsaką didžiojo halo struktūroje. Egzistuoja tam tikras "ištiškimo" spindulys, kuriame išsisklaido mažesniojo halo medžiaga, maždaug atitinkantis to halo orbitos didžiausio nuotolio nuo didžiojo halo centro spindulį. Be to, daugumos mažų halų įkritimas vyksta panašiai ir ištiškimo spindulys yra vienodas. Dabar ši hipotezė patvirtinta daugiau nei 12 tūkstančių galaktikų spiečių stebėjimų duomenimis. Nors kiekvieno spiečiaus halo tankio profilio nustatyti galimybės nebuvo, sugrupavus juos ir tiriant suvidurkintas imtis, nustatyta, kad spiečiai turi maždaug 1,2 megaparsekų spindulio halus, o už šio spindulio tankis labai sparčiai mažėja. Gauta vertė puikiai atitinka teoriškai prognozuotas masyvių spiečių ištiškimo spindulių vertes. Šis rezultatas rodo, kad galaktikų spiečių halų struktūrai labai svarbi jų formavimosi istorija, o pats ištiškimo spindulys leidžia daug geriau, nei kiti įvertinimai, apibrėžti halo (o kartu ir spiečiaus) dydį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kamuolinių spiečių pirmtakai? Labai tolimų galaktikų nuotraukose matome, kaip jos atrodė prieš milijardus metų; tai leidžia suprasti ir kaip galaktikos evoliucionavo nuo tų laikų iki šiandienos. Hubble Frontier Fields yra vienas iš tyrimų projektų, skirtų būtent tolimų galaktikų savybėms nagrinėti. Įdomus šio projekto atradimas – mažytės pirmykštės galaktikos, vadinamos "Mažaisiais mėlynais taškeliais" ("Little blue dots"). Jose šiuo metu yra mažiau nei 10 milijonų Saulės masių žvaigždžių, tačiau naujos žvaigždės ten gimsta taip sparčiai, kad jų masė padvigubėja greičiau nei per 10 milijonų metų; daugumoje galaktikų žvaigždžių masės dvigubėjimo laikas yra milijardas metų ir daugiau. Naujame tyrime išnagrinėtos Mažųjų taškelių savybės ir paaiškėjo, kad šie taškeliai yra tikrai maži – 80-180 parsekų skersmens. Žvaigždžių formavimosi sparta leidžia nustatyti dujų masę juose: atrodo, kad dujų yra bent keletą kartų daugiau, nei žvaigždžių, vadinasi šie telkiniai vos pradėjo formuoti savo žvaigždžių populiaciją. Tyrėjai įvertino, kad tokie taškeliai gali suformuoti kamuolinius spiečius – milijono ir daugiau Saulės masių žvaigždžių telkinius, kurie neišsisklaidę išgyvena milijardus metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ir tai yra viskas iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *