Kąsnelis Visatos CCCX: Svyravimai

Nuo DNR analizės kosmose iki gravitacinių bangų signalų žvaigždžių kataloguose – metų pradžia tikrai nešykšti naujienų. Kaip įprasta, dešimt jų atrinkau ir sudėjau į Kąsnelį, jas rasite po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***

Kosmose sekvenuota DNR. Pirmą kartą kosmose sekvenavus DNR sekas identifikuoti nežinomi organizmai. Apie šį pasiekimą praeitą savaitę pranešė NASA atstovai. Eksperimentas – projekto Genes in Space – 3 dalis – buvo atliktas dar praeitą vasarą, tačiau tik dabar jo rezultatai nepriklausomai patvirtinti Žemėje. Eksperimento metu buvo paimti bakterijų mėginiai nuo Tarptautinės kosminės stoties (TKS) vidinių paviršių, užaugintos bakterijų kolonijos ir sekvenuota jų DNR. Tai leido nustatyti, kad anksčiau neidentifikuotos TKS aptiktos bakterijos yra žmogaus mikrobiomai priklausančių stafilokokų tipai – Staphylococcus capitis ir Staphylococcus hominis. Nei viena iš jų nėra patogenas, taigi užkrato pavojaus TKS tikrai nėra. Jau anksčiau šios bakterijos buvo aptiktos iš TKS pargabentuose mėginiuose. Taip pat anksčiau, 2016 metų liepą, TKS jau buvo sėkmingai sekvenuota DNR, tačiau tam buvo panaudotas specialiai iš Žemės atgabentas žiurkės DNR mėginys, taigi identifikuoti šaltinio nereikėjo.

***

Žemės-kosmoso riba. Žemės atmosfera neturi griežtos viršutinės ribos – ji tolygiai išsisklaido kosmose. Viršutinis jos sluoksnis – jonosfera – tęsiasi kelis šimtus kilometrų nuo planetos paviršiaus ir yra labai svarbus komunikacijoms bei palydovams, nes nuo jo gali atsispindėti radijo bangos. Jonosferos elgesiui ir pokyčiams suprasti NASA jau šio mėnesio pabaigoje paleis misiją GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disc) – palydovą, kuris kybodamas geostacionarioje orbitoje stebės jonosferos skleidžiamą ultravioletinę spinduliuotę. Tai leis nustatyti, kaip jonosferos savybės kinta dienų ir savaičių laikotarpiu; iki šiol buvo įmanomi tik keleto valandų trukmės nenutrūkstantys jonosferos stebėjimai. Stebėjimai leis pagerinti jonosferos modelius, įtraukiant ne tik Saulės vėjo, bet ir Žemės orų poveikį. Įdomu ir tai, kad GOLD yra pirma NASA misija, prijungta prie komercinės misijos – Liuksemburgo kompanijos SES ryšių palydovo.

Kita įdomi naujiena apie Žemės ir kosmoso ribą ateina iš jau beveik trejus metus vykdomos NASA magnetosferos tyrimų misijos MMS. Ši misija – tai keturių palydovų grupė, kurie skrieja trikampės piramidės konfigūracija, išlaikydami labai tikslų tarpusavio atstumą. Vienas iš misijos tikslų – nustatyti, kaip Žemės magnetosferoje įgreitinami elektronai, mat dideliu greičiu lekiančios dalelės gali kelti pavojų palydovams ir komunikacijų tinklams. Dabar pristatyta duomenų analizė, rodanti, kad elektronų įgreitinimą lengviau sekti nagrinėjant didesnės energijos elektronus. Nors magnetinio lauko linijų persijungimo metu elektronai įgreitinami nepriklausomai nuo jų pradinės energijos, bet mažos energijos elektronai greitai išsisklaido tarp kitų, neįgreitintų, panašios energijos dalelių. Tuo tarpu didelės energijos elektronai išlieka matomi kaip atskira populiacija gerokai ilgesnį laiką. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research.

***

Kinų Mėnulio misija. Kinijos kosmoso agentūra pranešė, kad Chang'e 4 Mėnulio misija vykdoma pagal planą ir šių metų antroje pusėje zondas išskris į nematomąją mūsų palydovo pusę. Misijos tikslas – Pietų ašigalio – Aitkeno baseinas, kuriame bendromis Indijos ir NASA pastangomis anksčiau identifikuotas vandens egzistavimas paviršinėse uolienose. Vienas iš Chang'e 4 misijos tikslų – ištirti, ar paviršinį vandenį įmanoma pasiekti ir ar jį būtų galima naudoti ateities kolonistų poreikiams. Jei misija bus sėkminga, tai bus pirmas nutūpimas tolimojoje Mėnulio pusėje. Ten esantis zondas neturės galimybės bendrauti su Žeme tiesiogiai, todėl birželį Kinija ketina į Mėnulio orbitą nuskraidinti ryšių palydovą, skirtą komunikacijai su Chang'e 4 ir kitais paviršiniais zondais. Chang'e 4 be tyrimų prietaisų taip pat gabens ir neįprastą krovinį – uždarą talpyklą su bulvėmis, vairenio sėklomis ir šilkverpių kiaušinėliais. Tikimasi, kad vabzdžiai išsiris ir gamins anglies dvideginį, o bulvės ir vaireniai sudygs ir gamins deguonį – taip būtų sukurta nesudėtinga ekosistema. Taip bus išbandyta, ar žemiški organizmai gali augti šešis kartus mažesnės gravitacijos sąlygomis ir kokį poveikį tokios sąlygos jiems turi. Ankstesni bandymai TKS parodė, kad mikrogravitacija gali turėti neigiamą poveikį, tačiau Mėnulio gravitacijos sąlygomis bandymų atlikta kol kas nebuvo.

***

Periodiniai svyravimai Jupiteryje. Ties Jupiterio pusiauju nuolatos pučia stiprus vėjas, vadinamas čiurkšline srove (angl. jet stream; panašios srovės teka Žemės atmosferoje aplink ašigalius). Maždaug kas ketverius Žemės metus srovės kryptis pasikeičia – kartais ji pučia į rytus, kartais į vakarus. Dabar naujų labai detalių stebėjimų analizė atskleidė tikėtiną šio kaitaliojimosi kaltininką – tai yra gravitacijos bangos. Tokios bangos kyla dujose ir skysčiuose, išvestuose iš pusiausvyros, kur gravitacija bando tą pusiausvyrą sugrąžinti – bangos ežere, įmetus į jį akmenį, yra puikus pavyzdys. Jupiteryje gravitacijos bangos greičiausiai susidaro dėl konvekcijos planetos gelmėse. Stebėjimai parodė, kad čiurkšlinė srovė siekia gilius Jupiterio atmosferos sluoksnius, kur ją gali paveikti konvekcinis medžiagos judėjimas. Skaitmeninis modelis, įtraukiantis konvekciją ir dėl jos kylančias gravitacijos bangas, puikiai atkartoja stebimas Jupiterio atmosferos savybes. Šis atradimas galėtų būti pritaikytas egzoplanetų atmosferoms tirti – aptikę čiurkšlines sroves ir jų kitimą, galėtume daug pasakyti apie planetos gelmių struktūrą.

***

Chariklės žiedų savybės. Keturios didžiosios Saulės sistemos planetos turi žiedus – Saturno žiedai žinomi nuo XVII amžiaus, kitų trijų atrasti maždaug prieš 40 metų. 2013 metais nustatyta, kad žiedus turi ir asteroidas-kentauras Chariklė (kentaurais vadinami asteroidai, skrajojantys tarp Jupiterio ir Neptūno orbitų). Abu jos žiedai yra maždaug 400 kilometrų spindulio apskritimai – palyginimui pačios Chariklės skersmuo yra apie 250 km. Dabar pristatyti dvejus metus trukusių žvaigždžių užtemdymų stebėjimų duomenys, kurie leidžia geriau suprasti žiedų savybes. Paaiškėjo, kad vidinis žiedas yra 5-7,5 kilometrų pločio, gerokai platesnis už kilometro nesiekiantį išorinį. Vidinio žiedo kraštai yra labai aiškūs, žiedą sudarančių dalelių koncentracija staigiai sumažėja daugybę kartų. Įprastai tokia aštri žiedo riba siejama su palydovų gravitacijos poveikiu, tačiau prie Chariklės neaptikta jokių palydovų požymių. Statistinė analizė leidžia atmesti didesnių nei 2 km skersmens palydovų egzistavimą iki 2000 km atstumo nuo Chariklės. Taip pat atmesta ir kitų žiedų egzistavimo tikimybė – jei tokių yra arčiau nei 12 tūkst. km atstumu, jų plotis neviršija 20 metrų. Šie atradimai padės geriau suprasti ir didžiųjų planetų žiedų savybes bei evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Netranzituojančių planetų aptikimas. Dauguma šiuo metu žinomų egzoplanetų aptiktos tranzitų metodu – stebint žvaigždės šviesos pokyčius, planetai praskriejant tarp jos disko ir mūsų. Tačiau tranzitus duodanti konfigūracija yra gana reta – tikėtina, kad tikimybė, jog atsitiktinai parinkta planeta tranzituos prieš savo žvaigždę, yra vos apie 1%. Kitaip tariant, vienai atrastai tranzituojančiai planetai tenka apie 99 netranzituojančias. Dabar pasiūlytas naujas metodas, kaip galima aptikti bent dalį planetų, kurių orbitos jas atveda netoli tranzito, tačiau kurios visgi nekerta žvaigždės disko. Šios planetos kartais į mus yra atsukusios naktinę pusę (kai yra arčiau mūsų, nei žvaigždė), o kartais – dieninę (kai yra už žvaigždės). Dieninė pusė, arba kitaip tariant, planetos pilnatis, švyti stipriau, nei naktinė (jaunatis), todėl teoriškai įmanoma ją aptikti, sekant sistemos šviesio kitimą laikui bėgant. Sukūrę analizės programą tokiems pokyčiams aptikti, mokslininkai pirmiausiai išbandė ją su jau žinomomis planetų sistemomis, o vėliau leido jai analizuoti 140 tūkstančių Keplerio teleskopo stebėtų žvaigždžių, prie kurių neaptikta planetų, duomenis. Programa aptiko 60 planetų-kandidačių. Šie rezultatai yra labai preliminarūs – planetos fazės signalas yra gerokai silpnesnis, nei tranzito, todėl jį žymiai lengviau gali užgožti arba juo apsimesti žvaigždės aktyvumo efektai, tokie kaip žybsniai ar dėmės. Taigi norint patvirtinti planetų egzistavimą, reikės tas sistemas stebėti radialinių greičių metodu ir išsiaiškinti, ar ten tikrai yra planeta, kuri gravitaciškai tampo savo žvaigždę. Be to, dabartinių duomenų tikslumas leidžia aptikti tik karštuosius Jupiterius – planetas-milžines, esančias labai arti savo žvaigždžių. Ateities misijos, tokios kaip šiemet darbą pradėsianti TESS, pateiks daug tikslesnius duomenis, kuriuos bus galima naudoti ir tokių, netranzituojančių, planetų aptikimui. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Neįprastai masyvios žvaigždės. Beveik visose vietose, kur formuojasi žvaigždės, jų masės pasiskirsčiusios gana panašiai – masyvių žvaigždžių yra gerokai mažiau, nei mažos masės. Jei paimsime dvi masės vertes, vieną iš jų dvigubai didesnę už antrą, tai masyvesnių žvaigždžių bus penkis kartus mažiau, nei mažesniųjų. Tačiau kartais vis atrandami nukrypimai nuo šio dėsningumo, vadinamo universalia pradinių masių funkcija. Štai dabar pristatyta žvaigždėdaros regiono Dorado 30, esančio Didžiajame Magelano debesyje, analizė, kurioje matyti, kad žvaigždžių, masyvesnių nei 30 Saulės masių, ten yra apie 30% daugiau, nei būtų tikėtina pagal masių funkciją. Be to, ten aptikta žvaigždžių, kurių masė siekia net 200 Saulės masių, taip patvirtinant, kad tokios žvaigždės gali egzistuoti; anksčiau buvo manoma, kad žvaigždės masės riba yra apie 150 Saulės masių. Šiame regione masių funkcija, bent jau nagrinėjant žvaigždes nuo 15 iki 200 Saulės masių, yra reikšmingai "plokštesnė", t.y. žvaigždžių skaičius mažėja ne po penkis kartus, padvigubėjus masei, o po keturis. Šie rezultatai turėtų padėti suprasti, kaip atsiranda žvaigždžių pradinių masių funkcija ir kuo skiriasi lėta bei intensyvi žvaigždėdara. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Persėjo spiečius. Šaltinis: Rentgenas: NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al.; Radijo bangos: NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al.; Regimieji spinduliai: NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS
Persėjo spiečius. Šaltinis: Rentgenas: NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al.; Radijo bangos: NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al.; Regimieji spinduliai: NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS

Persėjo galaktikų spiečius švyti 3,5 kiloelektronvoltų rentgeno spindulių linija, kurios neskleidžia joks žinomas procesas. Gali būti, kad tai yra tamsiosios materijos dalelių anihiliacijos signalas. Šioje nuotraukoje rentgeno spinduliuotė pažymėta mėlynai, regimųjų ir radijo spindulių – raudonai.

***

Žvaigždžių orbitų katalogas. Žvaigždės galaktikose, priešingai nei planetos aplink žvaigždes, juda labai įvairiomis orbitomis. Vienos sukasi daugmaž apskritimais – panašiai kaip Saulė Paukščių Tako diske. Kitos skrieja neįprastomis trajektorijomis, primenančiomis stilizuotą bananą, žuvį ar riestainį. Apskritimines orbitas dažniausiai turi žvaigždės, gimusios ramiuose diskuose, o netvarkingas – susiformavusios susiliejimų ir kitokių perturbacijų metu. Taigi iš principo galaktikos žvaigždžių orbitų įvairovė leidžia nemažai pasakyti apie jos formavimosi istoriją. Jei galaktikoje daug apskritiminių orbitų, ji formavosi ramiai ir nepatyrė daug susiliejimų, o jei orbitos chaotiškos, tai chaotiška buvo ir formavimosi istorija. Dabar pristatytas 300 netolimų galaktikų žvaigždžių orbitų katalogas. Galaktikos yra labai įvairios – nuo nykštukinių, turinčių mažiau nei milijardą žvaigždžių, iki didesnių už Paukščių Taką, su beveik trilijonu. Rezultatai rodo, kad daugumoje galaktikų dauguma žvaigždžių yra „tarpinėse“ orbitose, o ne griežtai apskritiminėse ar chaotiškose, o mažesnės galaktikos yra tvarkingesnės, nei masyvios. Šie rezultatai yra labiau modelio pristatymas, vėlesni, daugiau galaktikų apimantys katalogai, leis vis geriau nagrinėti jų savybes ir istoriją. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Aktyvių branduolių geometrija. Aktyvūs galaktikų branduoliai – sparčiai medžiagą ryjančios supermasyvios juodosios skylės – aplink save turi įvairių struktūrų, kurios padeda išsiaiškinti, kokie procesai ten vyksta, bet kartu ir užduoda daug klausimų. Vienas iš klausimų yra vadinamo plačiųjų linijų regiono geometrija. Šis regionas yra sritis arti juodosios skylės, kurioje esantys dujų debesys juda taip greitai, jog jų spektrinės linijos yra pastebimai išplitusios dėl Doplerio efekto. Išskirti šio regiono kol kas neįmanoma net pačiais geriausiais teleskopais, taigi tenka remtis skaitmeniniais modeliai ir lyginti jų prognozes su stebėjimų duomenimis. Dabar pristatyti keturių tokių aktyvių branduolių analizė, rodanti, kad plačiųjų linijų regionuose debesys greičiausiai juda apskritiminėmis trajektorijomis. Apskritimų spinduliai yra vos truputį didesni už tikėtiną akrecinio disko, maitinančio juodąją skylę, spindulį. Toks rezultatai sustiprina įtarimus, kad išorinės akrecinių diskų dalys gali fragmentuoti ir formuoti žvaigždes. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gravitacinės bangos astrometriškai. Aptikti gravitacines bangas tiesiogiai, kaip padarė LIGO detektoriai, yra puiku, tačiau tai tikrai ne vienintelis būdas. Daug žadantys yra įvairūs netiesioginiai metodai – gravitacinių bangų sukeliamų erdvės pokyčių stebėjimas, matuojant astronominių objektų padėties pokyčius. Dabar pristatytas metodas, kaip tokių efektų būtų galima ieškoti Gaia teleskopo duomenyse. Gaia misija labai tiksliai fiksuoja daugiau nei milijardo žvaigždžių padėtis ir jų kitimą laikui bėgant, taigi galėtų aptikti ir nedidelius pokyčius, kylančius dėl tarp žvaigždės ir mūsų praeinančios gravitacinės bangos. Sumodeliavę tikėtiną netolimoje galaktikoje įvykusio dviejų milijoną kartų už Saulę masyvesnių juodųjų skylių susiliejimo signalą, mokslininkai nustatė, kad jį aptikti tikrai įmanoma. Gaia duomenų analizė papildytų šiuo metu vykdomas gravitacinių bangų paieškas, stebint pulsarų signalus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kaip gali baigtis pasaulis? Apie įvarias galimybes, ypač supernovų ir gama spindulių žybsnių keliamą pavojų, pasakoja PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *