Kąsnelis Visatos CCCXVIII: Svaidymai

Nuo kosminės katapultos iki žvaigždžių Galaktikos pakraštyje - kas nors vis taikosi ką nors išsviesti. Apie sviedimus, aktyvumus, gilumus ir tamsumus, kaip visada, skaitykite po kirpsniuku.

***

Kosminės katapultos kūrimas. Viena iš pagrindinių kliūčių kosminių skrydžių plėtojimui yra didelė jų kaina. SpaceX daugkartinio naudojimo raketos gali kainą sumažinti, tačiau yra ir kitų būdų. Vienas jų – kosminė katapulta, arba masės išmetimo įrenginys. Tai yra elektromagnetinė patranka, kuria nedidelis erdvėlaivis gali būti įgreitinamas iki kelių tūkstančių kilometrų per valandą greičio ir paleidžiamas horizontaliai. Tokio greičio pakanka pasiekti orbitą be jokių raketų. Ši sistema turi daug privalumų, lyginant su tradicinėmis raketomis; pagrindinis jų – nereikia kelti raketos pakopų ir jas užpildančio kuro. Apie kosmines katapultas kalbama nuo pat kosmoso eros pradžios, o dabar Kalifornijos kompanija Spinlaunch yra pasiryžusi šias kalbas paversti realybe. Kompanijos atstovai ir kiti ekspertai teigia, kad jų sukurtas įrenginys – didelė centrifuga – turėtų pajėgti įgreitinti erdvėlaivius iki beveik 5000 km/h. Tokia technologija atpigintų skrydžius nuo dabartinių dešimčių milijonų iki 500 tūkstančių dolerių – kitaip tariant, 10-200 kartų. Šiuo metu kompanija renka lėšas pirmiesiems bandymams – vertinama, kad tam prireiks 30 milijonų dolerių.

***

SOHO observatorijos Saulės nuotraukų montažas. Šaltinis: SOHO (ESA & NASA)
SOHO observatorijos Saulės nuotraukų montažas. Šaltinis: SOHO (ESA & NASA)

Savaitės paveiksliukas – 22 Saulės nuotraukos. Tiek trunka vienas pilnas Saulės aktyvumo ciklas, susidedantis iš dviejų maksimumų ir dviejų minimumų, kurie tarpusavyje skiriasi magnetinio lauko kryptimi. Taip pat tiek laiko trunka SOHO orbitinės Saulės observatorijos misija. Ji prasidėjo 1995 metų gruodį ir turėjo tęstis iki 1998-ųjų, bet buvo ne kartą pratęsta. SOHO, kaip ir kelios kitos kosminės observatorijos, kardinaliai pakeitė mūsų supratimą apie Saulėje vykstančius procesus ir apskritai sudarė sąlygas atsirasti kosmoso orų tyrimų ir prognozių sričiai.

***

Smalsiuko grąžtas veikia. 2016 metų gruodį sugedo Curiosity marsaeigio grąžtas, iki tol naudotas penkiolika kartų. Tiksliau sakant, pats grąžtas vis dar veikė, tačiau sugedo sistema, ištraukianti/sustumianti du stabilizatorius, kurie prilaikydavo grąžtą, kad šis nevibruotų atsirėmęs į gręžiamą uolieną. Praeitą savaitę pirmą kartą išbandytas patobulintas gręžimo būdas, kuriam stabilizatorių nereikia. Daugiau nei metus, naudojant Curiosity kopiją Žemėje, inžinieriai ieškojo metodikos, kuri leistų gręžti efektyviai ir saugiai, ir pagaliau tą padaryti pavyko. Naudodami Curiosity esančius jį veikiančių jėgų jutiklius, misijos valdytojai sugebėjo išgręžti centimetro gylio duobutę Vera Rubin kalnagūbryje. Tokio gylio duobės neužtenka paimti mėginiui, bet tai pirmasis žingsnis gręžimo darbų atkūrimo link. Tolesni bandymai planuojami artimiausiu metu, kai tik bus išanalizuota šio bandymo telemetrija.

***

Gyvybės pėdsakai Encelade? Saturno palydovas Enceladas jau kurį laiką laikomas viena tikėtiniausių vietų gyvybei egzistuoti Saulės sistemoje už Žemės ribų. Ypač tokios kalbos pagausėjo pernai, kai paskelbta apie metano aptikimą pro palydovo paviršiaus ledyną besiveržiančiose čiurkšlėse. Dabar pristatytas tyrimas, kuriame nustatyta, jog tikėtinomis Encelado popaviršinio vandenyno sąlygomis gali gyvuoti bent vienos rūšies archėja – Methanothermococcus okinawensis. Šis mikroorganizmas gyvena prie hidroterminių versmių, vartoja vandenilį ir anglies dvideginį ir gamina metaną. Laboratorijoje archėjos išgyveno Encelado temperatūros ir slėgio sąlygomis ir sugebėjo metanu paversti net 72% anglies dvideginio. Tai gali reikšti – bet, žinoma, neįrodo, – kad bent dalis Encelado čiurkšlėse aptinkamo metano yra biologinės kilmės. Tokie atradimai Enceladą daro tik dar įdomesnį kaip tyrimų objektą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Vanduo egzoplanetos atmosferoje. Nauji infraraudonųjų spindulių duomenys atskleidė egzoplanetos Wasp-39b atmosferos sandarą. Ši planeta yra maždaug Saturno masės ir skrieja aplink Saulės tipo žvaigždę, nuo mūsų nutolusią per 200 parsekų. Wasp-39b aplink žvaigždę apskrieja vos per keturias Žemės paras, taigi nekeista, kad jos atmosfera yra labai karšta. Visgi vanduo – tiksliau, vandens garai – tokiomis sąlygomis išlieka ir yra pasklidę per beveik pustrečio charakteringo planetos spindulio, t. y. gerokai plačiau, nei vidutiniškai pasklidusi jos atmosfera. Vandens kiekis planetoje trigubai viršija vandens kiekį Saturne; tai byloja, jog planeta susiformavo gerokai toliau nuo žvaigždės ir tik vėliau atmigravo į dabartinę poziciją. Apskritai planetos atmosferoje už helį sunkesnių elementų yra 150 kartų daugiau, nei Saulėje – tai yra netikėtai daug, palyginus su kitų žinomų panašios masės planetų chemine sudėtimi. Šis atradimas rodo, kad planetos gali formuotis labai įvairiais keliais ir kad jų formavimosi istorijos detalės gali turėti daug įtakos cheminei sandarai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Planetos Galaktikos centre. Planetų evoliucija dažnai nagrinėjama atsietai nuo jų aplinkos, tolimesnės už pačią žvaigždės sistemą. Dažniausiai tai yra gera prielaida – Saulės sistemos planetoms nesvarbu, kaip šviečia Kentauro Alfa. Tačiau išoriniai veiksniai, pavyzdžiui stipri ultravioletinė spinduliuotė, gali paveikti planetas. Dabar paskelbtas tyrimas, kuriame nagrinėjamas galimas aktyvaus branduolio poveikis netoli esančių žvaigždžių planetoms. Nustatyta, kad mūsų Galaktikos centre iki 20 parsekų nuotolio nuo supermasyvios juodosios skylės esančios Neptūno tipo planetos gali būti paverčiamos superžemėmis. Neptūnus gaubia dujų ir ledo apvalkalas, bet juodosios skylės aktyvumo epizodo metu sklindanti ultravioletinė spinduliuotė tą apvalkalą nupučia. Todėl Galaktikos centre gali būti santykinai daugiau superžemių, nei kitose Galaktikos vietose, pavyzdžiui Saulės aplinkoje. Superžemės yra laikomos tinkamiausiomis planetomis gyvybei atsirasti ir vystytis, taigi jei aktyvaus branduolio spinduliuotė nesunaikina vandens ir gyvybės užuomazgų šių superžemių paviršiuje, centrinėje Paukščių Tako dalyje gyvybės gali būti labai daug. Maža to, žvaigždės, taigi ir planetos, ten išsidėsčiusios apie 10 milijonų kartų tankiau, nei Saulės aplinkoje, todėl asteroidai ir kometos turi daug daugiau šansų pernešti gyvybę iš vienos planetos į kitą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždės Galaktikos pakraščiuose. Paukščių Take yra įvairių iš žvaigždžių sudarytų struktūrų, kurios leidžia nagrinėti Galaktikos istoriją. Pavyzdžiui, aplink skrendančios ar jau seniai į Galaktiką įkritusios ir subyrėjusios nykštukinės galaktikos palieka žvaigždžių srautus, kurių orbitos padeda nustatyti Paukščių Tako medžiagos pasiskirstymą ir nykštukinių galaktikų savybes. Taip pat nykštukinių galaktikų gravitacija gali sukelti bangas Paukščių Tako diske, kurios pasireiškia žvaigždžių sutankėjimais disko pakraščiuose. Vizualiai šie sutankėjimai gali būti panašūs į žvaigždžių srautus, taigi kartais sudėtinga juos atskirti. Dabar pristatyta dviejų tokių sutankėjimų, esančių priešingose Galaktikos disko pusėse, analizė. Nuo disko vidurio plokštumos sutankėjimai nutolę per penkis kiloparsekus, bet jų žvaigždžių cheminė sudėtis yra identiška vieno kitam ir beveik identiška disko žvaigždėms. Tai reiškia, kad šie sutankėjimai sudaryti iš žvaigždžių, kadaise buvusių Galaktikos diske, o ne nykštukinėje galaktikoje – pastarosios turi daug mažiau už helį sunkesnių cheminių elementų, nei Paukščių Takas. Pristatytas metodas ateityje galės būti panaudotas ir kitų žvaigždžių struktūrų tyrimams, taip detaliau atskleidžiant Galaktikos evoliuciją. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Mažų galaktikų čiurkšlės. Kai kurios supermasyvios juodosios skylės spjaudosi čiurkšlėmis – siaurais labai įgreitintų dalelių srautais. Dažniausiai taip elgiasi didelių, žvaigždes labai lėtai formuojančių ir mažai dujų turinčių, galaktikų juodosios skylės. Tačiau dabar atrasti net septyni aktyvūs branduoliai gerokai mažesnėse – diskinėse ir žvaigždes formuojančiose – galaktikose, kurie irgi turi čiurkšles. Šios galaktikos seniau buvo identifikuotos kaip I Seiferto tipo aktyvios galaktikos – tai reiškia, kad jose matome patį branduolį ir aplink jį lakstančias dujas. Kitomis savybėmis šios galaktikos labai panašios į įprastai čiurkšles turinčias masyvesnes galaktikas. Taip pat tarpusavyje panašūs ir jų branduoliai. Šis atradimas padės geriau suprasti, kaip evoliucionuoja galaktikos ir jų branduoliai, kokie įtaka jie daro vieni kitiems. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsiosios materijos erdvėlapis. Tamsiosios materijos tiesiogiai pamatyti neįmanoma, taigi jos pasiskirstymą tyrinėti galime tik įvairiais netiesioginiais būdais, nustatydami jos įtaką regimajai materijai. Dabar pristatytas detaliausias ir tiksliausias tamsiosios materijos erdvėlapis, sukurtas remiantis galaktikų gravitacinio lęšiavimo duomenimis. Erdvėlapyje atskleidžiamos didžiausios – galaktikų spiečius atitinkančios – tamsiosios materijos struktūros, kurių šviesa iki mūsų keliavo 7 milijardus metų ir mažiau. Tyrimo rezulatai arXiv.

***

Lęšiuotų supernovų nauda. Mūsų Visata plečiasi greitėdama – tą žinome jau apie dvidešimt metų. Bet vis dar neaišku, kaip tiksliai plėtimosi greitis kinta laikui bėgant. Geriausi teoriniai Visatos evoliucijos modeliai prognozuoja vienokį rezultatą, stebėjimai rodo kitokį. Iš dalies neatitikimas gali atsirasti dėl to, kad plėtimosi sparta matuojama stebint tolimas supernovas, o jų šviesumo matavimui nemenką paklaidą gali duoti gravitacinis mikrolęšiavimas. Pastarasis procesas yra tolimo objekto šviesio išaugimas dėl tarp jo ir mūsų esančių mažų objektų, pavyzdžiui žvaigždžių, gravitacijos poveikio. Nuo įprasto gravitacinio lęšiavimo jis skiriasi tuo, kad nematome keleto atvaizdų, o tik vieno kintantį šviesį. Dabar pasiūlytas metodas, kaip žymiai tiksliau išmatuoti Visatos plėtimosi spartą, naudojant įprastai lęšiuotus supernovų atvaizdus, bet atsižvelgiant ir į mikrolęšiavimo įtaką. Lęšiuotoje galaktikoje supernovos sprogimą galime pamatyti ne vieną kartą – kiekviename galaktikos atvaizde sprogimas įvyksta kiek skirtingu metu, nes tie atvaizdai susidaro po truputį skirtingo šviesos kelionės laiko. Lygindami kelis sprogimo atvaizdus, galime nustatyti, kiek išsiplėtė Visata per laiką, praėjusį tarp jų, ir taip apskaičiuoti jos plėtimosi spartą. Tam, žinoma, reikia įvertinti ir mikrolęšiavimo įtaką, nes norime kuo tiksliau žinoti, kada supernova paryškėjo ir kada išblėso. Šiame tyrime sumodeliuoti galimi tokie įvykiai ir parodyta, kad 2022 metais darbą pradėsiantis Didysis apžvalginių stebėjimų teleskopas (Large Synoptic Survey Telescope) galėtų jų aptikti beveik tūkstantį, o 70% iš jų būtų aptikti pakankamai anksti, kad mikrolęšiavimo įtaka neturėtų didelės reikšmės Visatos parametrų nustatymui. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pirmosios Visatos žvaigždės. Kol kas nėra žinoma, kada Visatoje susiformavo pirmosios žvaigždės. Tam turėjo praeiti bent 100 milijonų metų po Didžiojo sprogimo – tiek laiko reikėjo pirmiesiems materijos telkiniams susitraukti iki pakankamai didelio tankio. Bet tolimiausių galaktikų šviesa mus pasiekia iš 400 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. O dabar pristatyti radijo bangų stebėjimų duomenys, rodantys, kad žvaigždės egzistavo praėjus vos 180 milijonų metų nuo Visatos pradžios. Šiais stebėjimais aptikta radijo bangų sugertis, atitinkanti vieną neutralaus vandenilio liniją labai dideliu atstumu (toli esančių objektų spektras pakinta dėl Visatos plėtimosi). Stebimo sugerties profilio plotis leidžia apskaičiuoti, kaip toli nuo mūsų vyko sugertis, o kartu ir laiką, praėjusį nuo tada. Linija gali atsirasti tik tokiu atveju, jei vandenilio dujas kažkas apšviečia – greičiausiai tai yra pirmosios žvaigždės, nes kitokių spinduliuotės šaltinių tuo metu neturėjo būti. Sugertis baigėsi per 100 milijonų metų – tai reiškia, kad tuo metu neutralaus vandenilio dujos buvo reikšmingai sušildytos, nors dar ne jonizuotos. Bet žvaigždžių atsiradimo laikas – ne vienintelė šio atradimo svarba. Sugerties linijos gylis leidžia apskaičiuoti, kokia buvo sugeriančių dujų temperatūra – pasirodo, ji buvo gerokai žemesnė, nei prognozuota iki šiol, arba VIsatą užpildančios foninės spinduliuotės temperatūra buvo gerokai aukštesnė. Vienas galimas šio neatitikimo paaiškinimas – stiprios dujų sąveikos su tamsiąja medžiaga, kurios leido dujoms atvėsti daug sparčiau. Kaip bebūtų, šis rezultatas yra labai įdomus ir verčia pergalvoti ankstyvąją Visatos evoliuciją. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Savaitės filmuke Kurzgesagt pasakoja apie realybės pagrindą, o gal tiesiog per ilgai nagrinėjamą nevaisingą modelį – stygų teoriją:

***

Tokios žinios iš kalendorinės žiemos pabaigos. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

2 comments

  1. Kaip visada puikus kąsnelis.
    Kodėl stygų teoriją laikai nevaisingu modeliu, tačiau filmuko autoriaus nuomone ji "vis dar naudinga"?
    (klausiu kaip visiškas humanitaras, prie stygų teorijos wikipedijoje praleidęs maždaug 15min)

    1. Aš neturiu nuomonės apie stygų teoriją - per mažai esu su ja susipažinęs. Tačiau yra taip teigiančių mokslininkų; jų pagrindinis argumentas - stygų teorijos prognozių neįmanoma patikrinti eksperimentiškai, todėl ji negali būti nagrinėjama moksliniu metodu, todėl anoks čia ir (gamtos/tikslusis) mokslas.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *