Kąsnelis Visatos CCCXX: Smūgiai

Gali pasirodyti keista, bet šiame technologijų ir automatizacijos amžiuje krateriai dangaus kūnų nuotraukose vis dar skaičiuojami rankomis. Bet galbūt neilgai – praeitą savaitę pristatytas efektyvus automatinis algoritmas. Taip pat paskelbta Marso kraterių ir Jupiterio atmosferos analizė, sužinojome šį tą apie galaktikų sukimąsi ir ankstyvas bei pirmykštes galaktikas, ir dar buvo kitų įdomių atradimų. Kaip visada, skaitykite juos po kirpsniuku.

***

Naujo tipo pašvaistė. Prieš maždaug trejus metus astronomų-mėgėjų bendruomenėje pasklido žinia apie visiškai naujo tipo pašvaistę, pastebėtą pietinėje Kanados dalyje. Nuo įprastų pašvaisčių ji skiriasi labai daug - pastarosios įprastai yra žalios, mėlynos arba raudonos, matomos elipsės formos regione aplink ašigalį ir trunka keletą valandų. Naujieji reiškiniai yra violetiniai, trunka iki valandos ir matomi tik dalyje Žemės - šiuo atveju, Šiaurės Amerikoje. Netrukus reiškinio tyrimu užsiėmė NASA pašvaisčių analizės grupė, o praeitą savaitę publikuoti jų darbo rezultatai. Nustatyta, kad naujoji pašvaistė - mėgėjų pavadinta Steve - yra kažkokios dar nežinomos cheminės reakcijos požymis. Aišku tiek, kad reakciją sukelia Saulės vėjo dalelės, pasiekusios Žemės atmosferą arčiau pusiaujo, nei tipines šiaurės pašvaistes sukeliančios dalelės. Kaip Saulės vėjas prasiskverbia taip giliai į Žemės magnetosferą, irgi dar nežinia. Sąveika taip pat labai įkaitina ir praretina elektronus jonosferoje; dėl šios priežasties Steve taip pat yra susijęs su jau kelis dešimtmečius žinomu reiškiniu, vadinamu popašvaistiniu jonų dreifu (sub-auroral ion drift, arba SAID). SAID tyrinėjamas nuo aštuntojo dešimtmečio, bet anksčiau buvo manoma, kad jis nesukelia jokių plika akimi matomų reiškinių. Atradimas padės daug geriau tyrinėti SAID, magnetosferos sąveiką su Saulės vėju ir galimą kenksmingą Saulės vėjo poveikį Žemės paviršiui. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Kosmosas keičia genus. Praėjo jau kiek daugiau nei dveji metai nuo dienos, kai astronautas Scottas Kelly grįžo iš 340 dienų trukusios misijos Tarptautinėje kosminėje stotyje. Jo ir brolio dvynio Marko Kelly sveikata buvo nuodugniai sekama misijos metu ir metus po jos, o dabar pristatyti galutiniai tyrimų rezultatai. Nemažai dalykų buvo skelbta jau anksčiau - buvimas kosmose sukelia kaulų tankio mažėjimą ir raumenų atrofiją, regos suprastėjimą, pasireiškia deguonies trūkumas ir anglies dvideginio perteklius kūno audiniuose, - tačiau atskleisti ir nauji netikėtumai. Vienas iš jų - net praėjus pusei metų po grįžimo į Žemę, 7% dvynių genų buvo skirtingai išreikšti. Pakitę Scotto Kelly genai susiję su DNR taisymu, imunitetu, miego ritmu, deguonies įsisavinimu ir kaulų formavimusi. Taigi nors didžioji dalis kūno funkcijų - tarp jų ir protiniai gebėjimai - grįžta į normalias vėžes netrukus po sugrįžimo iš kosmoso, kai kurie procesai paveikiami ilgam laikui. Vienas įdomus reiškinys - Scotto Kelly DNR turi ilgesnius telomerus, nei brolio; telomerai yra tarsi "dangteliai" DNR galuose, kurie apsaugo DNR nuo gedimų dalijimosi metu, jų trumpėjimas yra viena pagrindinių ląstelių senėjimo priežasčių. Tad gali būti, kad pabuvimas kosmose turi ir teigiamą pasekmę - atjaunina organizmą. Šie tyrimai padės geriau pasiruošti žmonių skrydžiams į Marsą ir kitas Saulės sistemos vietas už Žemės-Mėnulio sistemos ribų.
Kita didelė ilgų skrydžių problema - kosminė spinduliuotė. O ji, pasirodo, pastaruoju metu tik stiprėja. Tokią išvadą padarė mokslininkai, ištyrę pastarųjų dviejų Saulės aktyvumo ciklų kosminės spinduliuotės intensyvumą. Paskutinio ciklo metu Saulė buvo gerokai mažiau aktyvi, nei anksčiau - ilgiau truko minimumas, maksimumas toli gražu nepasiekė tokio intensyvumo, kaip ankstesnieji - todėl Saulės magnetinis laukas mažiau stabdė iš tarpžvaigždinės erdvės atlekiančias energingas daleles. Būtent šios dalelės yra labai pavojingos, o jų srautas buvo 30% didesnis, nei ankstesnių ciklų metu. Toks srautas viršija netgi 2014 metais darytas prognozes - tuomet buvo teigiama, kad šio ciklo metu vidutinis srautas bus viršytas apie 20%. Kol kas neaišku, ar artimiausi Saulės aktyvumo ciklai bus panašūs į silpną paskutinįjį, ar į stipresnius ankstesniuosius; jei jie irgi bus silpni, tai gali sukelti didelių problemų žmonių skrydžiams į kosmosą per artimiausius dešimtmečius. Tyrimo rezultatai publikuojami Space Weather.

***

Mėnulio kraterių skaičiavimas. Mėnulyje yra daugybė įvairaus dydžio kraterių, kuriuos paliko meteoritų smūgiai. Tradicinis būdas juos identifikuoti ir matuoti yra labai primityvus: žmonės žiūri į nuotraukas ir rankioja kraterius rankomis. Jau ne vienerius metus bandoma sukurti automatizuotus metodus, bet tik dabar pavyko sukurti tokį, kuris veiktų bent taip pat gerai, kaip žmonių akys. Maža to, naujasis metodas aptinka netgi daugiau kraterių, kuriuos žmonės sunkiai pastebi. Metodas remiasi konvoliuciniais neuroniniais tinklais - technologija, kuri naudojama daugybėje sričių vaizdinių duomenų apdorojimui. Algoritmas buvo apmokytas naudojant dviejų trečdalių Mėnulio nuotraukas, o vėliau išbandytas ant likusio trečdalio. Taip pat algoritmas sėkmingai identifikuoja kraterius ir Merkurijuje. Apskritai jis turėtų tikti visiems atmosferų neturintiems kūnams, kuriuose krateriai išlieka nelabai pakitę milijonus ar net milijardus metų. Šis atradimas reikšmingai pagerins ir, svarbiausia, pagreitins Mėnulio ir panašių kūnų paviršiaus evoliucijos tyrimus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Smūgiai į Marsą. Ne paslaptis, kad visos Saulės sistemos planetos patiria asteroidų ir kometų smūgius. Jų ypač daug buvo planetų jaunystėje, bet ir dabar kartkartėmis pasitaiko. Klausimas, kiek tie smūgiai yra reikšmingi planetų evoliucijai. Du praeitą savaitę paskelbti tyrimai rodo, kad jų svarba yra gana nemaža. Pirmajame tyrime modeliuotas organinių junginių atgabenimas į Marsą meteoritų ir kometų smūgiais. Organiniai junginiai Marso paviršiuje ilgai išsilaikyti neturėtų dėl stiprios ardančios Saulės spinduliuotės, taigi randamus jų kiekius paaiškinti galima tik reguliariu papildymu. Tarpplanetinės dulkės per metus į Marsą atneša 70-300 tonų anglies įvairiuose junginiuose, o tyrime apskaičiuota, kad kometos ir meteoritai atneša dar apie 63 tonas. Taigi gali būti, kad kometos ir meteoritai atneša beveik pusę visos anglies, randamos Marso paviršiuje organiniuose junginiuose. Šių šaltinių atnešta anglis turėtų dominuoti iki 150 km atstumo nuo kraterio centro; toliau esančiuose regionuose daugiau anglies atnešta tarpplanetinių dulkių. Šie rezultatai padės geriau interpretuoti Marso paviršiaus cheminės analizės duomenis. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

Kitame tyrime nagrinėjama, kiek masės Marsas gavo per vėlyvąjį bombardavimą - periodą Saulės sistemos jaunystėje, sekusį jau po planetų susiformavimo ir sustingimo. Šio bombardavimo metu į planetas atnešta medžiaga nebenuskendo į branduolį, todėl, pavyzdžiui, Žemės plutoje randame aukso - jis gerai jungiasi su geležimi ir Žemės formavimosi metu nusėdo į planetos centrą. Naujausi vertinimai rodo, kad vėlyvasis bombardavimas Marsui pridėjo apie 0,8% masės - panašiai kaip ir Žemei (0,7%), bet gerokai daugiau nei Mėnuliui (0,02%). Žemė už Mėnulį daug daugiau masės gavo todėl, kad į ją pataikė keli didelį, maždaug Cereros dydžio, asteroidai, kuriuos Žemės gravitacija pritraukė prie savęs. Marsas greičiausiai irgi patyrė vieną ar kelis didžiulius smūgius, kurie galėjo suteikti medžiagos Marso palydovams susiformuoti ir sukurti šiuo metu stebimą planetos pusrutulių netolygumą - šiaurinis pusrutulis yra vidutiniškai gerokai žemiau, nei pietinis. Tai reikštų, kad šis netolygumas yra viena seniausių Marso paviršiaus struktūrų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kas atsitiktų Marse mirusio žmogaus kūnui? Kaip jį būtų galima (ar negalima) palaidoti? O jei tai - nelaimingas atsitikimas? Apie tai - savaitės filmuke iš SciShow Space:

***

Besikeičiantis Cereros paviršius. Zondo Dawn, tyrinėjančio Cererą, duomenys atskleidžia, kad nykštukinė planeta yra geologiškai (demetrologiškai?) aktyvus kūnas. Praeitą savaitę paskelbti net dviejų tyrimų rezultatai, abu susiję su vandeniu. Pirmajame tyrinėti karbonatai - druskos, sudarytos iš metalo oksido ir anglies dvideginio. Visame Cereros paviršiuje aptikta magnio ir kalcio karbonatų, o štai natrio karbonatų yra ne visur. Be to, kai kuriose paviršiaus vietose aptikta hidruotų karbonatų - druskų, sukibusių su vandens molekulėmis. Vandens molekulės Cereros paviršiuje ilgai išsilaikyti negali net ir karbonatuose - išgaruoja per kelis milijonus metų. Tai reiškia, kad šie Cereros paviršiaus sluoksniai atsidengė palyginus neseniai. Kitame tyrime nustatyta, jog Juling krateryje per šešių mėnesių laikotarpį gerokai padaugėjo atidengto ledo - modeliavimas rodo, kad jo paviršiaus plotas išaugo net dviem kvadratiniais kilometrais. Greičiausiai ledo padaugėjo, kai sušilus Cereros paviršiui vanduo ėmė garuoti iš popaviršinių ledynų; pasiekę šaltas kraterio sienas, garai susikondensavo paviršiuje. Tyrimų rezultatai publikuojami Science Advances: pirmasis ir antrasis.

***

Jupiterio atmosferos gelmės. Geriausiai žinoma struktūra Jupiterio atmosferoje, Didžioji raudonoji dėmė, stebima apie 150 metų. Per tą laiką ji gerokai susitraukė, o dabar pristatyta detali visų stebėjimų duomenų analizė, leidžianti geriau įvertinti jos kitimą laikui bėgant. Dėmė mažėja tolygiai - plotis kasmet susitraukia beveik penktadaliu laipsnio, o aukštis - dvidešimtadaliu. Taip pat per pastaruosius tris dešimtmečius dėmė ėmė greičiau judėti į vakarus likusios atmosferos atžvilgiu, o pačioje dėmėje medžiaga ėmė suktis lėčiau. Tai yra keista, nes sumažėjusi dėmė, atrodytų, kaip tik turėtų imti suktis greičiau. Galimas neatitikimo paaiškinimas - dėmei mažėjant, didėja jos gylis, todėl nemažai energijos sunaudojama gilesniems atmosferos sluoksniams įsukti. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomical Journal.

Kitame tyrime Juno zondo duomenys naudojami Jupiterio atmosferos srovių tyrimui. Judančios oro masės subtiliai pakeičia planetos gravitacinį lauką, taigi detalūs Juno skrydžio trajektorijos duomenys leidžia įvertinti ir atmosferos judėjimą. Analizė parodė, kad rytų-vakarų kryptimi pučiantys vėjai, vadinami čiurkšlinėmis srovėmis (jet streams), driekiasi apie 3000 km gilyn nuo atmosferos viršaus. Palyginimui visas Jupiterio spindulys yra apie 70 tūkstančių kilometrų, t.y. kiek daugiau nei dešimt kartų viršija Žemės spindulį. Sumažinti iki Žemės proporcijų, šie vėjai vis tiek būtų 250 kilometrų aukščio oro srautai, gerokai aukštesni, nei driekiasi Žemės atmosfera. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Kepleriui baigiasi kuras. Per artimiausius keletą mėnesių egzoplanetų ieškantis Keplerio kosminis teleskopas turėtų pabaigti kuro atsargas ir jo misiją teks nutraukti. Nors originaliai jo misija planuota vos trejiems su puse metų, nuo 2009 gegužės iki 2012 pabaigos, teleskopas viršijo visus lūkesčius. Misija buvo pratęsta, bet 2013 metų gegužę pirmoji misija turėjo baigtis, nes sugedo antrasis iš keturių diskų, užtikrinančių teleskopo orientaciją erdvėje. Tada Kepleris nebegalėjo visą laiką žiūrėti į vieną dangaus lopinėlį, bet netrukus sugalvota, kaip jo orientavimuisi panaudoti Saulės šviesą, ir prasidėjo misija K2, trukusi nuo 2014 metų gegužės iki dabar. Kuras teleskopui reikalingas, kad galėtų nuolatos koreguoti savo padėtį ir žiūrėjimo kryptį ir taip užtikrintų stebėjimų tikslumą bei ryšį su Žeme. Tiesa, tiksliai neaišku, kada kuras baigsis, taigi misijos valdytojai planuoja tęsti stebėjimus tiek laiko, kiek įmanoma. O kai Keplerio misija baigsis, jo vaidmenį kaip pagrindinis egzoplanetų ieškotojas perims balandį į orbitą kilsiantis Tranzituojančių egzoplanetų apžvalgos palydovas (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS).

***

Krabo ūkas rentgeno (mėlyna), regimuosiuose (violetinė) ir infraraudonuosiuose (rožinė) spinduliuose. Šaltinis: NASA/CXC, STScI, JPL-Caltech.
Krabo ūkas rentgeno (mėlyna), regimuosiuose (violetinė) ir infraraudonuosiuose (rožinė) spinduliuose. Šaltinis: NASA/CXC, STScI, JPL-Caltech.

Savaitės paveiksliukas - tiesiog gražus Krabo ūko montažas. Tai yra pirmasis Messier katalogo objektas, labai mėgiamas astronomų-mėgėjų, taip pat dažnai naudojamas teleskopams išbandyti kaip pirmosios nuotraukos taikinys. Jo centre yra neutroninė žvaigždė, likusi po supernovos sprogimo. Sprogimo išmesta ir išstumta medžiaga švyti, nes ją kaitina neutroninės žvaigždės spinduliuotė.

***

Senovinė galaktika netoliese. Visos galaktikos pradėjo formuotis netrukus po Didžiojo sprogimo, taigi ir amžius jų yra panašus. Norėdami pamatyti, kaip atrodė galaktikos senovėje, turime stebėti labai tolimus objektus, kurių šviesa iki mūsų keliauja milijardus metų. Tačiau kartais palyginus arti pasitaiko aptikti galaktikų, kurios atrodo nelabai pasikeitusios nuo Visatos jaunystės. Viena tokia galaktika yra NGC 1277, kurios žvaigždės yra labai senos. Dabar pristatytas tyrimas, rodantis, kad ją supantys kamuoliniai spiečiai taip pat yra labai seni. Kamuoliniai spiečiai, sudaryti iš šimtų tūkstančių žvaigždžių, grubiai skirstomi į du tipus. Vieni jų susiformavo pradedant formuotis galaktikai ir turi daugiau už helį sunkesnių cheminių elementų, kiti formavosi iš galaktikon krentančios medžiagos vėliau ir tokių elementų turi mažiau. Pirmieji spiečiai yra raudonesni, antrieji - mėlynesni. NGC 1277 spiečiai yra tik pirmojo tipo. Tai dar kartą patvirtina, kad ši galaktika po susiformavimo beveik neprisijungė naujos medžiagos. Kaip tai galėjo nutikti - kol kas nežinia. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Vienodai besisukančios galaktikos. Visos galaktikos sukasi - vienos lėčiau, kitos greičiau. O dabar nustatyta, kad visų diskinių galaktikų sukimosi periodas yra beveik vienodas ir lygus maždaug milijardui metų. Šis periodas atitinka paties galaktikos disko pakraščio sukimąsi - centrinės dalys ratą apsukti gali ir greičiau (pavyzdžiui Saulė aplink Paukščių Tako centrą apsisuka per maždaug 250 milijonų metų). Toks atradimas yra kiek netikėtas, tačiau jis atitinka gana paprastų galaktikų struktūros modelių prognozes. Jis taip pat reiškia, kad vienodo dydžio galaktikos turi vienodą tankį. Šie rezultatai padės geriau suprasti galaktikų evoliuciją, nors kol kas juos vienodai gerai paaiškina įvairūs diskų formavimosi modeliai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kvazarų aplinkos klausimai. Galaktikos buriasi į spiečius; šis procesas prasidėjo dar pačioje Visatos jaunystėje. Iki šiol buvo žinoma tik apie 20 protospiečių - grupių, sudarytų iš dar nesusiformavusių galaktikų. Dabar pristatytas net 200 naujų protospiečių tyrimas. Įdomu tai, kad labai tolimi kvazarai - labai sparčiai medžiagą ryjančios juodosios skylės - aptikti ne protospiečiuose, o šalia jų. Tai leidžia spręsti, kad kvazarai ir galaktikos formavosi atskirai ir tik vėliau susijungė. Tiesa, tyrimo metu aptiktos dvi kvazarų poros, ir abi jos yra protospiečiuose, taigi kvazarų susijungimai greičiausiai yra susiję su spiečių formavimusi. Šie rezultatai gana preliminarūs, ateityje jie turėtų padėti suprasti ankstyvą galaktikų evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv: pirmasis ir antrasis.

***

Štai tiek žinių iš praėjusios savaitės. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *