Kąsnelis Visatos CCCXVI: Kitoniškumas

Nuo ateinančių metų NASA biudžeto pasiūlymo iki visiškai kitokios visatos, tinkamos gyvybei, modelio – šiame kąsnelyje rasite visko. Taip pat ir senų teorijų griuvimo bei kitų teorijų patvirtinimo, ir netgi įdomybių apie mūsų kaimyninės Andromedos galaktikos praeitį. Gero skaitymo!

***

Naujas NASA biudžetas. Praeitą savaitę JAV Prezidento administracija paskelbė 2019 metų šalies biudžeto planą, kuriame NASA biudžetui siūloma 19,6 milijardo dolerių, t.y. 500 milijonų dolerių daugiau, nei šiemet, bet vis dar beveik 100 milijonų mažiau, nei 2017 metais. Pažiūrėjus į detales matyti, kad biudžetas gerokai skiriasi nuo ankstesniųjų metų: numatoma nutraukti finansavimą plataus lauko infraraudonųjų spindulių teleskopui WFIRST bei net penkioms Žemės stebėjimų misijoms. Taip pat numatoma panaikinti NASA švietimo skyrių. Tiesa, jį naikinti prezidento administacija buvo pasišovusi ir pernai, bet Kongreso ir Senato balsais jis išlaikė tokį patį finansavimą, kaip ir anksčiau. Taigi šis biuždeto planas turėtų būti vertinamas labiau kaip prezidento norų ir požiūrio atspindys.

Biudžeto planas sudaromas žvelgiant į keleto metų ateitį – šiame aprašomi numatomi pokyčiai net iki 2029 metų. Tarp jų – Tarptautinės kosminės stoties finansavimo pabaiga 2025 metais. Užsimenama, kad galbūt stotį galėtų perimti privatūs investuotojai, kurie panaudotų ją artimojo kosmoso infrastruktūrai vystyti. Tuo tarpu NASA koncentruotųsi sugrįžti į Mėnulį, tam būtų skiriama vis daugiau lėšų.

***

Žemės branduolio atsiradimas. Žemės centre yra maždaug 1200 km skersmens kietas branduolys, sudarytas daugiausiai ir geležies. Ilgą laiką buvo manoma, kad jis susiformavo planetai po truputį vėstant, kol galiausiai, prieš maždaug milijardą metų, temperatūra centre nukrito tiek, kad geležis ėmė kristalizuotis ir kristalas gana greitai išaugo iki dabartinio dydžio. Tačiau dabar grupė mokslininkų teigia, kad toks paaiškinimas yra visiškai neįmanomas. Jie remiasi gerai žinoma medžiagų savybe, kad jos kristalais nevirsta iškart, vos atvėsusios iki tinkamos temperatūros. Kristalizacijos procesas užtrunka ilgą laiką, nebent temperatūra sumažinama iki gerokai žemesnės už reikalingą kristalams susidaryti – tai vadinama peršaldymu. Žemės branduolio atveju, temperatūra turėjo nukristi bent tūkstančiu laipsnių žemiau geležies stingimo temperatūros, o tai yra praktiškai neįmanoma, nes ji mažėja labai tolygiai ir tik apie šimto laipsnių per milijardą metų sparta. Tyrimo autoriai teigia, kad vienintelis galimas branduolio atsiradimo paaiškinimas – į branduolį iš mantijos nukrito kieto metalo gabalas, kuris suveikė kaip kristalo branduolys, aplink kurį ėmė augti geležies apvalkalas. Tai panašu į vandens stingimą – ramus švarus vanduo gali išlikti skystas iki gerokai žemesnėje nei nulio laipsnių temperatūroje; tačiau įmetus į jį kokių nors dulkių, ledas gali susiformuoti labai greitai. Įkristi turinčio mantijos gabalo skersmuo irgi turėjo būti nemažas – apie 10 kilometrų. Tokio objekto įkritimas negali būti dažnas įvykis, todėl nagrinėjant kitų uolinių planetų evoliuciją, verta atsižvelgti į tikimybę, kad jos gali turėti atšalusį, bet dar nesustingusį branduolį. Tyrimo rezultatai publikuojami Earth and Planetary Science Letters.

***

Opportunity marsaeigio ilgaamžiškumas. Marsaeigis Opportunity Raudonojoje planetoje turėjo dirbti apie 90 dienų. O šeštadienį jis pamatė jau 5000-ąjį saulėtėkį. Nuo 2004 metų sausio pabaigos važinėjantis ir tyrinėjantis Marsą Opportunity yra puikus pavyzdys, kaip kruopščiai ruošiamos kosminės misijos. Per tą laiką padaryta daugybė atradimų – jau per pirmas savaites aptikti įrodymai, kad Marse kadaise buvo skysto vandens, o vėliau nagrinėti įvairūs krateriai ir juose atsiskleidžianti planetos istorija. Šiuo metu jis tyrinėja vakarinį Endeavour (Pastangų) kraterio pakraštį ir ten esantį Perseverance (Atkaklumo) slėnį. Neseniai jo darytose nuotraukose pastebėta, kad kai kur slėnio šlaituose esantis žvyras sukritęs į juostas, einančias šlaitu žemyn, panašiai, kaip kai kurių aukštų kalnų šlaituose Žemėje. Žemėje tokios juostos susidaro, kai naktimis užšalantis gruntas išsiplečia ir išstumdo akmenukus – ten, kur akmenukų daugiau, vėsimas mažiau efektyvus, todėl akmenukai grupuojasi, rieda šlaitu žemyn ir sudaro juostas. Kol kas neaišku, ar Marse juostas galėjo sukurti toks pat procesas.

***

Keisti dariniai Marse. Žemėje džiūstančiuose ežeruose kartais susiformuoja gipso (hidratuoto kalcio sulfato) kristalai, o aplink juos randamos įvairių kitų kristalų granulės. Dabar panašių, maždaug ryžio didumo, pailgų granulių aptikta Marse, kur Curiosity tyrinėja Gale kraterį. Įdomu tai, kad Žemėje tokių kristalų egzistavimas byloja apie kadaise egzistavusį druskų persotintą ežerą, tačiau Gale krateryje kol kas aptikta tik gana gėlo vandens pėdsakų. Kol kas visiškai neaišku, kokio amžiaus yra šie kristalai – jie galėjo susiformuoti kartu su uolienomis, ant kurių guli, bet galėjo atsirasti ir gerokai vėliau. Taip pat keista yra tai, kad kai kurie prie granulių randami kristalai yra gerokai tamsesni už gipsą, todėl gali būti, kad po susiformavimo gipsas pranyko – pavyzdžiui dėl vėjo ar vandens erozijos – ir jį pakeitė kitos nuosėdos.

***

Savaitės filmukas – keturių mėnesių senumo, bet vertas prisiminimo. SpaceX planas, kaip kolonizuoti Marsą. Tuo metu tai atrodė kaip drąsios ir nerealistiškos svajonės. Dabar, po sėkmingo Falcon Heavy bandymo, atrodo kiek realiau, nors vis dar labai optimistiška. Pirmieji žmonės Marse 2024 metais? Na, pagyvensime – pamatysime. Laukti liko ne tiek ir daug.

***

Enceladas, Saturnas ir Pandora. ©NASA/JPL
Enceladas, Saturnas ir Pandora. ©NASA/JPL

Savaitės paveiksliukas – viena iš daugybės Cassini nuotraukų. Ši padaryta dar 2009 metais, o joje matome Enceladą Saturno žiedų fone. Palydovo apačioje, prie pietinio ašigalio, matyti garsiosios čiurkšlės. Fone taip pat matyti gerokai mažesnis palydovas Pandora.

***
Nykstanti audra Neptūne. Panašiai kaip Jupiteris, kuriame jau du šimtmečius matoma Didžioji raudonoji dėmė, kitos dujinės planetos irgi kartais patiria didžiules audras. Keletas tokių yra stebėta Neptūne, o naujausioji jo pietiniame pusrutulyje siaučia nuo 2015 metų. Dabar naujausi stebėjimai atskleidžia audros debesų evoliuciją. Per daugiau nei dvejus stebėjimų metus debesys išblėso ir numigravo arčiau ašigalio. Taigi atrodo, kad audra rimsta – tai atitinka ir ankstesnių audrų stebėjimų duomenis, kurie visi rodė, jog audros trunka apie kelerius metus. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomical Journal.

***

Šimtas naujų egzoplanetų. Pavienių egzoplanetų atradimai šiais laikais yra tokie dažni, kad jai nelabai sulaukia žiniasklaidos dėmesio. Bet praeitą savaitę pranešta apie 95 naujas planetas, aptiktas Keplerio teleskopo K2 misijos metu. Jos atrastos išanalizavus 275 kandidates – iš jų 149 pasirodė tikrai esančios planetos (kitos arba nėra planetos, arba nėra pakankamai duomenų, kad būtų galima tai patvirtinti ar paneigti), bet 54 jau buvo žinomos seniau. Šiuo atradimu K2 misijos atrastų planetų skaičius beveik padvigubėja. Išanalizavę K2 misijos atrastas planetas, mokslininkai aptiko kituose egzoplanetų rinkiniuose pastebėtą savybę, kad planetos yra susigrupavusios į du dydžio intervalus: iki 1.8 Žemės spindulio ir virš 2 Žemės spindulių. Planetų, kurių spindulys yra tarp 1.8-2 Žemės spindulių, yra pastebimai mažiau. Tiesa, K2 duomenyse šis tarpas nėra statistiškai reikšmingas, bet surinkus daugiau duomenų, paaiškės, ar jis yra universali planetų populiacijų savybė, ar egzistuoja tik kažkuriose Galaktikos vietose ar kurio nors tipo žvaigždėms. Šio tyrimo metodika taip pat galės būti panaudota efektyviau analizuojant ateities misijų, tokių kaip TESS, duomenis ir patikrinant planetų-kandidačių tikrumą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Didžiulis Andromedos susiliejimas. Mūsų kaimyninė Andromedos galaktika daug kuo panaši į Paukščių Taką – jos abi turi žvaigždžių diskus, šiuo metu žvaigždes jos formuoja lėtai, panašios ir galaktikų masės. Tačiau Andromeda turi ir keletą neįprastų savybių: pavyzdžiui, senesnės nei 2 milijardų metų amžiaus žvaigždės jos diske yra labai išsibarsčiusios, be to, joje prieš 2-4 milijardus metų gana sparčiai formavosi žvaigždės. Dabar pristatyti skaitmeninio modelio rezultatai, rodantys, kad tokias savybes galima paaiškinti Andromedos susiliejimu su gana didele galaktika, įvykusiu prieš keletą milijardų metų. Pagal šį modelį, Andromeda susijungė su maždaug keturis kartus mažesne galaktika, o susiliejimo procesas baigėsi prieš 1,8-3 milijardus metų. Galaktikos sąveikauti pradėjo dar prieš 10 milijardų metų. Toks modelis paaiškina ir kitų struktūrų egzistavimą šalia Andromedos bei jos halo formą. Galaktikų susiliejimai yra palyginus dažnas jų evoliucijos procesas, tačiau įdomu gauti patvirtinimą, kad ir netiesioginį, jog mūsų kaimynė irgi tokį kažkada patyrė. Tuo tarpu Paukščių Takas per paskutinius dešimt milijardų metų greičiausiai patyrė tik mažus susiliejimus, kurių masių santykis buvo 1:10 ir mažesnis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių susiliejimai. Susijungus dviems galaktikoms, po kurio laiko susijungia ir jų supermasyvios juodosios skylės. Šis procesas užtrunka, nes juodosioms skylėms suartėti reikia, kad kažkas sustabdytų jų orbitinį judėjimą viena kitos atžvilgiu. Tą gali padaryti galaktikos žvaigždės ir dujos – pastarasis procesas ypač svarbus, kai atstumas tarp juodųjų skylių tampa mažas, palyginus su galaktikos dydžiu, maždaug apie vieną parseką. Dabar pristatyti detalūs skaitmeniniai modeliai, kuriuose parodyta, kaip juda dujos aplink tokią juodųjų skylių porą. Ankstesni panašūs modeliai nevertino magnetinių procesų, taip pat neįvertindavo reliatyvistinių efektų, atsirandančių dėl didelio dujų judėjimo greičio. Šio tyrimo pagrindinis rezultatas – dujų perdavimas iš vieno disko, supančio abi juodąsias skyles, į mažesnius diskus aplink kiekvieną poros narę yra labai nestabilus. Dėl šios priežasties diskų masių santykis nuolatos kinta ir, nors modeliuotos juodosios skylės yra vienodos masės, vienas diskas už kitą gali būti masyvesnis ir tris kartus. Didžiajame diske dėl juodųjų skylių gravitacijos susiformuoja spiralinė vija, kuri skatina medžiagos pernašą – mažasis diskas prie vijos vidinio galo priartėja maždaug kas 1,3 orbitinio dvinarės sistemos periodo ir tada sparčiau pasipildo medžiaga. Tokia kvaziperiodiška sistemos evoliucija gali nulemti charakteringą spinduliuotės kitimą, kuris padėtų aptikti tokias sistemas realybėje ir atskirti jas nuo pavienių juodųjų skylių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Greitai augančios skylės. Jau seniai žinoma, kad supermasyvios juodosios skylės ir jų galaktikos auga panašiai. Matematiškai tą galima išreikšti kaip žvaigždžių formavimosi spartos ir juodosios skylės augimo spartos santykį, kuris daugumai galaktikų yra panašus ir siekia apie 2000. Tai reiškia, kad jei galaktikoje centrinė juodoji skylė per metus suryja vieną Saulės masę medžiagos, tai žvaigždžių toje galaktikoje per metus turėtų susiformuoti apie 2000 Saulės masių. Pastaruoju metu vis gausėja įtarimų, kad šis santykis kinta laikui bėgant ir priklauso nuo galaktikos masės, o dabar pristatyta šių priklausomybių analizė. Pasirodo, kuo masyvesnė galaktika, tuo sparčiau joje auga juodoji skylė. Santykinė augimo sparta, lyginant su žvaigždėdaros sparta, irgi auga, ir masyviausiose galaktikose santykis siekia nebe 1:2000, o 1:500. Tuo tarpu mažose galaktikose jis yra mažesnis – apie 1:5000. Tipinė juodųjų skylių augimo sparta masyviose galaktikose prieš 12 milijardų metų buvo apie 10 tūkstančių, o mažose – apie 10 kartų didesnė, nei dabar. Šis kitimas laikui bėgant buvo žinomas jau seniau, bet dar niekad nebuvo taip detaliai išnagrinėtas. Šie rezultatai padeda geriau suprasti, kaip auga galaktikos ir juodosios skylės ir kaip jos sąveikauja tarpusavyje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kitokia gyvybinga Visata. Dažnai teigiama, kad mūsų Visata yra ypatingai tiksliai tinkama gyvybei. Daugybės fizikinių konstantų vertės yra tokios, kokios yra, ir tik dėl to Visatoje gali egzistuoti žvaigždės ir susiformuoti sudėtingos struktūros ar netgi cheminiai elementai, be kurių gyvybės nebūtų. Net mažytis kone kiekvienos konstantos pokytis šį balansą sugriautų negrįžtamai. Bet naujo tyrimo autoriai teigia, kad netgi labai skirtinga visata – tokia, kurioje apskritai nėra silpnosios branduolinės sąveikos – galėtų pasiekti gyvybei tinkamas sąlygas. Silpnoji sąveika yra viena iš keturių fundamentaliųjų sąveikų (kartu su stipriąja, elektromagnetine ir gravitacine) ir yra atsakinga už atomų branduolių dalijimąsi. Be jos nevyktų branduolinio dalijimosi reakcijos, tačiau kiti procesai vis tiek galėtų vykti. Nors mūsų Visatos žvaigždėse silpnoji sąveika yra reikalinga viename iš termobranduolinės sintezės žingsnių, silpnosios sąveikos neturinčioje visatoje galima būtų apsieiti ir be jos. Tiesiog tokia visata turėtų pradėti gyvenimą su gerokai daugiau fotonų, nei mūsiškė, kurie neleistų visai materijai labai greitai susijungti į helį. Jeigu vietoje helio visatoje būtų daug deuterio – vandenilio atmainos, kurios branduolyje šalia protono yra ir neutronas – o taip tikrai galėtų būti, nes be silpnosios sąveikos laisvi neutronai nevirstų protonais, – jis galėtų suteikti energijos žvaigždėms. Tos žvaigždės būtų panašesnės į raudonąsias milžines, nei į mums įprastas pagrindinės sekos žvaigždes, bet galėtų išgyventi net ir daugiau, nei milijardą metų – per tiek laiko Žemėje tikrai susiformavo gyvybė. Kitiems svarbiems procesams silpnoji sąveika nėra tokia svarbi: modeliuojamoje visatoje būtų mažiau cheminių elementų, sunkesnių už nikelį, bet jų turbūt užtektų ir uolinėms planetoms susiformuoti, ir gyvybei jose užsimegzti. Taigi net ir toks keistas pasaulis galėtų egzistuoti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

3 comments

  1. > "Taip pat numatoma panaikinti NASA švietimo skyrių."

    Mhm. Čia kas konkrečiai? "Office of Education"? "Education Department"? "NASA Education and Public Outreach Group"? Ar viskas kartu sudėjus?

    Asmeniškai, tai tokie planai atrodo tiesiog absurdiškai. Mat atliekama edukacinė misija yra velniškai svarbi ir gana plačiai išsikerojus

    1. "NASA's Education office, which received $100 million in 2017, would be eliminated under the budget request"

      Nesu tikras, ar NASA turi kitokių švietimui skirtų padalinių. Nors, aišku, kiekvienas jų mokslo centras bei misijų komandos irgi šiek tiek užsiima švietimu, bet tai labiau yra jų pačių darbų komunikacija, o ne bendro pobūdžio švietimas.

      Ir taip, pritariu, man irgi tai atrodo absurdiškai. Bet praeitų metų patirtis nuteikia ne visai beviltiškai - nėra priežasčių manyti, kodėl šiemet senatoriai ir kongresoriai turėtų staiga nebenorėti palikti finansavimo šiai sričiai.

      1. Kiek paskaitinėjau, tai įvairūs šaltiniai tą "Education Office" gana kritiškai vertina, kaip dubliuojančius kitų padalinių funkcijas. Bet... Bet... Bet... jau tokia ta paini NASA'os struktūra, kad vien greitais permetimais akimis po jų puslapius - aiškesnio vaizdo nesusidaro.

        Regis, taip, atskiri padaliniai irgi užsiima švietimu. Tačiau viso NASA agregato masteliu, spėju, kažkas irgi turėtų rūpintis visa logistika, vizija ir t.t., kurią padaliniai potencialiai ir seka. Vėlgi, kadangi neturi žalio suopračio, tai tik mano spangalai ir spėlionės.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *