Kąsnelis Visatos CCCXIII: Atmosferos

Marso audros išmeta vandenilį į kosmosą. Egzoplanetos atmosferos karščiausia vieta yra ne ten, kur turėtų būti. Kitų egzoplanetų atmosferose galima būtų aptikti gyvybės pėdsakų. Atmosferos – įdomus ir svarbus planetų, ir ne tik, elementas. Praėjusios savaitės naujienas apie jas ir ne tik skaitykite, kaip visada, po kirpsniuku.

***

X prizas nelaimėtas. Google Lunar X prizo konkursas, kurio užduotis buvo iki šių metų kovo 31 dienos nuskraidinti į Mėnulį kosminį aparatą, kuris nuvažiuotų bent 500 metrų ir atsiųstų aukštos raiškos vaizdo medžiagą, oficialiai baigėsi be nugalėtojų. Apie tai, pasitarusi su penkiomis likusiomis komandomis, pranešė konkurso vadovybė. Nei viena iš komandų nespėtų įvykdyti užduoties iki nurodyto laiko. Konkursas buvo paskelbtas 2007 metais; iš pradžių galutinė užduoties įvykdymo data buvo numatyta 2012-aisiais, bet vėliau keletą kartų atidėta. Dabar nuspręsta daugiau nebeatidėlioti. Tiesa, visų penkių komandų atstovai teigia, kad nors prizo panaikinimas yra liūdna žinia, jų pasiryžimas įvykdyti užduotį nepranyksta. Kai kurios komandos ketina į Mėnulį zondą nuskraidinti dar šiemet, kitos savo galimybes vertina kiek atsargiau, bet taip pat tikisi sėkmės.

***

Jaunatis virš Ramiojo vandenyno. ©Yuri Beletsky
Jaunatis virš Ramiojo vandenyno. ©Yuri Beletsky

Savaitės paveiksliukas – Mėnulio jaunatis ir Žemės apšviesta tamsioji Mėnulio dalis. O po poros dienų galėsime grožėtis Mėnulio užtemimu. Tiesa, Lietuvoje bus matoma tik nedidelė jo dalis Mėnuliui tekant.

***

Audringa Marso atmosfera. Marsas po truputį praranda savo atmosferą. Per milijardus metų šis procesas pavertė kadaise vandeningą ir gal net gyvybingą planetą į sausą dykynę. Dabar nustatyta, kad prie šio proceso prisideda ir dulkių audros, kartais siaučiančios planetoje. Šis modelis paaiškina, kodėl vandenilio pabėgimas iš Marso atrodo visiškai nepriklausomas nuo Saulės aktyvumo svyravimų. Jau seniau buvo aptikta, kad vandenilio pabėgimo sparta koreliuoja su vandens garų koncentracija 50-100 km aukštyje virš Marso paviršiaus, o dabar, naudojant Marso apžvalgos zondo (Mars Reconnaisance Orbiter) duomenis išaiškinta, kad vandens garus taip aukštai nuo paviršiaus pakelia dulkių audros. Kai kurie mokslininkai tikisi, kad šiemet galime sulaukti milžiniškos audros, uždengsiančios didžiąją Marso paviršiaus dalį – jos stebėjimai padėtų patikrinti šį modelį ekstremaliomis sąlygomis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Saulė po truputį kaista, taigi gyvybinė zona tolsta nuo jos. Po mažiau nei dviejų milijardų metų Žemė greičiausiai taps netinkama gyvybei. Apie tai plačiau – PBS SpaceTime filmuke:

***

Žvaigždės paviršiaus detalės. Dar visai neseniai vienintelė žvaigždė, kurios paviršių galėjome stebėti, buvo Saulė. Bet pastaruoju metu situacija ėmė keistis – prieš keletą mėnesių pristatyta žvaigždės-milžinės Antareso nuotrauka, o dabar gautas detalus kitos milžinės, Gervės $$\pi^1$$ ($$\pi^1$$ Gruis), paviršiaus vaizdas. Stebėjimai atlikti pasinaudojant interferometrija – sujungiant keleto teleskopų gaunamą informaciją ir taip tarsi sukuriant vieną, gerokai didesnį teleskopą. Toks metodas leido nustatyti, kad žvaigždės paviršiuje yra daug labai didelių granulių. Jos panašios į Saulės paviršiuje matomas, bet yra gerokai didesnės – tipinis granulės skersmuo siekia daugiau nei ketvirtį žvaigždės skersmens. Granulės atsiranda, kai į žvaigždės paviršių kai kuriose vietose pakyla karštesnė medžiaga iš gelmių, o kitose vietose paviršiaus medžiaga skęsta gilyn. Stebimi granulių dydžiai atitinka skaitmeninių modelių prognozes – žvaigždėse milžinėse granulės tikrai turėtų būti gerokai didesnės, nei Saulėje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Didžiausių planetų masės. Kuo skiriasi planeta ir rudoji nykštukė? Prieš kelis dešimtmečius buvo manoma, kad žvaigždės ir planetos formuojasi visiškai skirtingai: žvaigždės (ir rudosios nykštukės) iš molekulinių debesų, o planetos – tik prie žvaigždžių. Bet vėliau buvo aptiktos rudosios nykštukės, užimančios planetų vietas, ir planetos, skrajojančios tarpžvaigždinėje erdvėje, taigi toks aiškinimas pasirodė esąs neteisingas. Dabar pasiūlytas teorinis paaiškinimas, galimai atskiriantis objektus pagal formavimosi mechanizmą. Pasirodo, planetos prie metalingų mažų žvaigždžių įprastai nebūna masyvesnės, nei keturios Jupiterio masės. Tuo tarpu daugiau nei 10 kartų už Jupiterį masyvesni objektai prie tokių žvaigždžių neaptinkami. Kuo metalingesnė žvaigždė, tuo didesnė tikimybė, kad prie jos planetos gali formuotis iš mažų tarpusavyje besijungiančių dulkelių, tuo tarpu prie mažiau metalingų žvaigždžių formavimasis vyksta dėl gravitacinio nestabilumo išorinėje protoplanetinio disko dalyje. Taigi atrodo, kad kažkur tarp 4 ir 10 Jupiterio masių yra riba, skirianti dviejų formavimosi procesų rezultatus. Nors masyvesniųjų objektų vadinti žvaigždėmis negalime, bet jie turėtų gana reikšmingai skirtis nuo įprastesnių planetų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Priešingai pučiantis vėjas. Karštuosiuose Jupiteriuose – dujinėse planetose, esančiose labai arti savo žvaigždžių – vėjas įprastai pučia į rytus, t.y. į tą pusę, kurios link sukasi pati planeta. Tą prognozuoja ir teoriniai planetų atmosferų modeliai. Jei planeta yra prirakinta prie savo žvaigždės – visą laiką į ją atsukusi vieną pusę – vėjas nulemia, kad karščiausia vieta planetoje yra kiek į rytus nuo vidurdienio taško. O dabar nustatyta, kad egzoplanetos CoRoT-2b karščiausias taškas yra nutolęs per 23 laipsnius į vakarus nuo vidurdienio. Tai reiškia, kad planetoje vėjas pučia į vakarus. Kodėl taip yra – neaišku, bet atradėjai siūlo tris galimus paaiškinimus: stiprus planetos magnetinis laukas gali paveikti jos atmosferą, arba planeta iš tiesų nėra prirakinta, o sukasi aplink savo ašį į priešingą pusę nei aplink žvaigždę, arba tikrąjį karščiausią tašką ir visą rytinę planetos pusę dengia debesys. Nei vienas iš paaiškinimų neatitinka šiandieninio supratimo apie tokias planetas ir jų atmosferas, taigi modelius tikrai reikės koreguoti. Tokios planetos padeda geriau suprasti, nuo ko priklauso atmosferų savybės. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Gyvybės žymekliai atmosferose. Artimiausiu metu teleskopai taps tokie geri, kad galėsime tyrinėti daugybės egzoplanetų atmosferas. Svarstant apie gyvybės pėdsakų paieškas paprastai daugiausiai dėmesio skiriama deguoniui – šios dujos yra labai reaktyvios, taigi be nuolat jas gaminančios gyvybės ilgai atmosferoje neišsilaikytų. Bet deguonį gaminanti biocheminių reakcijų seka yra gana sudėtinga, todėl šansų, kad ji išsivystys kitose ekosistemose, nėra tiek jau daug. Taigi verta pagalvoti ir apie kitus pėdsakus. Dabar pristatytas tokių galimų pėdsakų sąrašas, paremtas Žemės istorija ir gyvybės poveikio atmosferai analize. Pavyzdžiui, Archėjaus eone – geologiniame laikotarpyje nuo 4 iki 2,5 milijardo iki mūsų dienų – gyvybė kūrė atmosferą iš azoto, anglies dvideginio, vandens ir metano. Tokia atmosfera, aptikta kitoje planetoje, taip pat būtų gana tvirtas gyvybės egzistavimo įrodymas. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Žvaigždžių atklydėlių srautai. Kiekviena galaktika per savo gyvenimą patiria susiliejimų su kitomis. Mažesnės prarytos galaktikos pėdsakas, ilgai liekantis didesnės galaktikos pakraštyje, yra žvaigždžių srautas, judantis aplink galaktiką. Paukščių Take tokių srautų irgi yra – šių metų pradžioje jų buvo žinoma 18. Dabar pristatyta Dark Energy Survey apžvalgos trejų metų stebėjimų duomenų analizė, kurią atlikus aptikti 11 naujų srautų. Dark Energy Survey stebi žvaigždes ir galaktikas labai jautriais detektoriais dideliame dangaus plote; taip gausime informacijos apie Visatos plėtimosi spartos pokyčius, kurie leis geriau suprasti tamsiąją energiją. Bet duomenys gali būti panaudoti ir kitokiems atradimams, kaip kad šiuo atveju. Naujai atrasti srautai tipiškai yra blausesni, siauresni ir tolimesni, nei jau žinomi. Jų savybės leis geriau suprasti Paukščių Tako tamsiosios materijos halo formą bei augimo istoriją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsiosios materijos greitis. Paukščių Tako tamsiosios materijos halas sukasi aplink savo ašį. Tą žinome jau seniai, ir tai visiškai nestebina – nesisukantį halą suformuoti būtų praktiškai neįmanoma. Tačiau sukimosi greitis kol kas lieka neaiškus. Tamsiosios materijos dalelių stebėti negalime, todėl ir sukimosi greitį nustatyti įmanoma tik netiesiogiai – nustatant halo formą iš jo gravitacijos ar randant objektus, kurie juda tokiu pačiu greičiu, kaip tamsioji materija. Būtent pastarasis metodas išnagrinėtas naujame tyrime. Nustatyta, kad tamsiosios materijos halas turėtų suktis tokiu pačiu greičiu, kaip mažiausiai sunkiųjų cheminių elementų turinčios žvaigždės. Šios žvaigždės yra pačios seniausios, taigi tikėtina, kad jos susiformavo iš medžiagos, kuri į galaktiką įkrito pačioje jos gyvenimo pradžioje, kartu su tamsiosios materijos telkiniais, formavusiais halą. Atradimas padarytas išnagrinėjus daugybę galaktikų skaitmeniniame modelyje, kuriame buvo sekama galaktikų evoliucija per milijardus metų. Stebėjimų rezultatai rodo, kad tamsiosios materijos halas turėtų suktis kiek lėčiau, nei prognozuoja ankstesni teoriniai modeliai – ties Saule jo judėjimo greitis turėtų būti apie 150-200 km/s, o ne 220 km/s. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.

***

Juodųjų skylių išsiveržimai. Jau daugiau nei dešimt metų žinoma, kad supermasyvios juodosios skylės galaktikų centruose, sparčiai rydamos medžiagą, nemažai jos ir nustumia nuo savęs, sukurdamos stiprų vėją. Dabar pirmą kartą analogiškas procesas užfiksuotas žvaigždinės masės juodosiose skylėse, kurios ryja medžiagą iš žvaigždės-kompanionės dvinarėje sistemoje. Vėjas užfiksuotas netiesiogiai, bet stebint 21 juodosios skylės sužibimą ir nustatant ryšį tarp juodąją skylę supančio dujų disko savybių ir medžiagos kritimo į juodąją skylę spartos. Teoriniai modeliai prognozuoja aiškų sąryšį tarp šių dydžių, priklausantį nuo to, kaip efektyviai besisukančios dujos praranda judesio kiekio momentą. Stebėjimai parodė, kad akrecijos sparta yra bent keletą kartų didesnė, nei prognozuojama. Tą galima paaiškinti arba labai stipriu magnetiniu lauku juodųjų skylių aplinkoje, arba jų efektyviai išpučiama medžiaga, kuri išneša didelį judesio kiekio momentą ir likusioms dujoms sudaro sąlygas daug sparčiau kristi į juodąją skylę. Vėjo prigimtis kol kas nėra aiški, bet jį greičiausiai irgi sukuria magnetiniai efektai, priešingai nei supermasyviose juodosiose skylėse. Pastarosiose vėjas atsiranda dėl išspinduliuojamų fotonų kuriamo slėgio, tačiau prie žvaigždinės masės juodųjų skylių esanti medžiaga yra tokia karšta, kad praktiškai nesąveikauja su spinduliuote ir vėjas tokiu būdu susiformuoti negali. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Tvarkingos ankstyvos galaktikos. Visatos jaunystėje, prieš 10 ir daugiau milijardų metų, dauguma galaktikų buvo netvarkingos – sudarytos iš masyvių įvairiomis orbitomis lakstančių tankių dujų telkinių. Tik vėliau, laikui bėgant, nusistovėjo jų diskinės ir elipsinės formos. Tačiau dabar atrastos dvi galaktikos, kurių šviesa iki mūsų keliavo 12,9 milijardo metų, ir kurių medžiaga sukasi panašiai tvarkingai, kaip ir Paukščių Take. Nors nėra visiškai aišku, ar jos turi tvarkingus diskus, akivaizdu, kad dominuojantis dujų judėjimas yra būtent sukimasis, o ne atsitiktinės orbitos, būdingos ankstyvoms galaktikoms. Kitos šių galaktikų savybės irgi kiek neįprastos – jos atrodo panašesnės į galaktikas, matomas praėjus 3 milijardams metų po Didžiojo sprogimo, o ne 800 milijonų metų. Panašu, kad šios galaktikos yra tikrai neįprastos tam laikotarpiui, kuriame yra aptiktos – ateities stebėjimai padės išsiaiškinti, kas nulėmė kitokią jų evoliuciją. Tyrimo rezultatai pristatyti Amerikos astronomų draugijos susitikime.

***

Štai ir visos naujienos apie praėjusios savaitės atradimus. Kaip įprasta, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.