Kąsnelis Visatos CCCXXIV: Gausybė

Kosminių naujienų kiekvieną savaitę būna gausybė, ir atrinkti iš jų dešimt įdomiausių dažnai sudėtinga. O praėjusią savaitę daug atskirų naujienų buvo apie gausybes – ar tai būtų gausybė dar neatrastų pavojingų asteroidų, ar gausybė keistų tolimų sprogimų, ar gausybė juodųjų skylių susiliejimų. Dar buvo ir gausybė medžiagos gijų, jungiančių galaktikų spiečius. Taip pat – planai kurti kosminį viešbutį ir kelti mikropalydovus į kosmosą iš balionų, ir dar įvairios kitokios naujienos. Jas rasite, kaip visada, po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***

Raketos keliamos balionais. Viena iš didžiausių kliūčių kosminių skrydžių plėtojimuisi yra kaina – kiekvienas kilogramas krovinio, kiekvienas raketos skrydis, kainuoja didžiulius pinigus. SpaceX šią problemą sprendžia daugkartinio naudojimo raketomis, bet yra ir kitų galimybių. Štai viena kompanija, Leo Aerospace, planuoja nedideles raketas ir jose gabenamus nedidelius palydovus kelti ne nuo Žemės paviršiaus, bet iš balionio, pakylančio į 18 km aukštį. Tokiame aukštyje balionas yra virš 95% Žemės atmosferos, taigi raketai pakilti būtų daug lengviau. Pati idėja nėra nauja – ją dar praeito amžiaus šeštame dešimtmetyje išbandė JAV karinės oro pajėgos, tačiau tada tokia technologija buvo neefektyvi. Dabar, kai naudingi palydovai gali būti labai maži, o juos iškeliančios raketos irgi neprivalo būti labai didelės, balionai tampa vis patrauklesne pakėlimo platforma. Kompanija planuoja, kad balionai bus tinkami būtent mikropalydovų – kubiukų (CubeSat) ir panašių objektų pakėlimui. Šiuo metu mikropalydovai yra keliami kartu su kitomis misijomis, taigi yra nuo jų priklausomi. Kėlimas balionais suteiktų galimybę mikropalydovus iškelti dažniau ir greičiau. Kompanijos atstovai teigia, kad pirmuosius bandomuosius skrydžius planuoja 2020 metais, o užsakymus vykdyti pradės 2022-aisiais.

***

Kosminio viešbučio planai. Apie viešbučius kosmose fantastai šneka ne vieną dešimtmetį, įvairios kompanijos šią idėją irgi vis dažniau apsvarsto, ar bent jau pamini, pastaraisiais metais. Dabar viena tokai kompanija, Orion Span, paskelbė, kad jau 2022 metais turės veikiantį kosminį viešbutį. Viešbutis, pavadintas Aurora, skraidys 320 km aukštyje virš Žemės – šiek tiek žemiau, nei Tarptautinė kosminė stotis. Jame vienu metu galės būti šeši žmonės – du darbuotojai ir keturi svečiai. Kiekvienam svečiui 12 dienų trukmės apsilankymas kainuos 9,5 milijono dolerių. Nors ši kaina yra didžiulė, ji visgi gerokai mažesnė, nei kaina, kurią privatūs turistai mokėjo už apsilankymą Tarptautinėje kosminėje stotyje – nuo 20 iki 40 milijonų dolerių. Svečiai galės ne tik grožėtis po jais lekiančia Žeme ir šešiolika saulėtekių ir saulėlydžių kasdien, bet ir skraidyti mikrogravitacijos sąlygomis, žaisti virtualios realybės žaidimus (jei realios realybės, esant kosmose, pasirodytų maža...), ir netgi bendrauti su Žeme naudodamiesi bevieliu WiFi internetu. Tiesa, prieš skrydį jiems reikėtų praeiti tris mėnesius truksiančius apmokymus – visgi tai yra gerokai mažiau nei ankstesni dvejus metus trukdavę apmokymai. Aurora stotyje būtų vykdoma ir kažkiek mokslinių eksperimentų, bet pagrindinė jos nauda būtų skatinimas tobulinti kosminių skrydžių technologijas ir duomenų apie žmonių elgesį ir fiziologiją kosmose rinkimas.

***

Viena iš galimų vietų Mėnulyje, kur įsikurs pirmosios ilgalaikės žmonių gyvenamos stotys – lavos tuneliai. Tai yra kadaise Mėnulyje tekėjusios lavos sukurtos ertmės, atskirtos nuo paviršiaus plonu uolienų sluoksniu. Jose gyvenantys žmonės bus apsaugoti nuo Saulės vėjo ir spinduliuotės bei nuo mikrometeoritų. Plačiau apie juos – savaitės filmuke:

***

Pavojingų asteroidų paieškos. Nors dauguma asteroidų Saulės sistemoje yra Asteroidų žiede, netrūksta jų ir kitur. Daugybės jų orbitos kerta ir Žemės orbitą, todėl jie gali sukelti pavojų mūsų planetai. Šiuo metu yra žinoma apie 8000 artimų Žemei asteroidų, kurių skersmuo viršija 140 metrų – tokio dydžio asteroidas, pataikęs į Žemę, galėtų sunaikinti miestą, paliktų trijų kilometrų dydžio kraterį, o sprogimas aštuonis kartus viršytų galingiausio branduolinio ginklo – bombos Ivano – sprogimą. Aptiktų asteroidų skaičius atrodo nemažas, bet iš tiesų tai yra vos trečdalis tikėtino jų skaičiaus, kuris gali siekti apie 25 tūkstančius. Artimų Žemei asteroidų, kurių skersmuo panašus į Čeliabinsko meteorą sukėlusio, yra apskritai dešimtys milijonų; tiesa, jie, aišku, nėra tokie pavojingi ir pataikę į Žemę sukeltų tik vietinės reikšmės efektus. Dar 2005 metais NASA gavo užduotį aptikti bent 90% tokių – didesnių nei 140 metrų skersmens – asteroidų iki 2020 metų pabaigos, bet dabar akivaizdu, kad to padaryti nepavyks, o tikslui pasiekti reikėtų paleisti dedikuotą asteroidų paieškos misiją. Šiuo metu tokia misija, pavadinta NEOcam, yra planuojama, bet iki 2020 metų tikrai nebus paleista. Iš kitos pusės, NASA dirba ir prie kito apsaugos nuo asteroidų aspekto – jų orbitų pakeitimo: 2020 metais planuojama išbandyti misiją DART, kurios tikslas – dideliu greičiu smogti į 150 metrų skersmens asteroidą Didymoon, kito asteroido Didymos palydovą, ir pakeisti jo orbitą. Taip būtų išbandyta technologija, kada nors leisianti apsaugoti Žemę nuo pavojaus. Taigi nors darbai vyksta lėtai, progreso yra, ir tai negali nedžiuginti. Ypač turint omeny, kokia situacija yra dabar, kai 100 metrų skersmens asteroidas, atrastas tik užvakar, vakar pralėkė pro Žemę dvigubai arčiau, nei Mėnulis, akivaizdu, kad progreso mums tikrai reikia.

***

Ijo, nufotografuotas Juno infraraudonųjų spindulių kamera. ©NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM / Roman Tkachenko
Ijo, nufotografuotas Juno infraraudonųjų spindulių kamera. ©NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM / Roman Tkachenko

Šis vaizdas, panašus į kokią lemputėmis mirgančią iškabą, yra Jupiterio palydovas Ijo. Tai vienintelis kūnas Saulės sistemoje, neskaitant Žemės, kuriame yra veikiančių ugnikalnių. Tiesa, jie atsiranda ne dėl tektoninių plokščių judėjimo, o dėl Jupiterio gravitacijos sukeliamų potvynių, kurie tampo ir maigo Ijo plutą. Nuotrauką padarė Junona, kuri šiaip tyrinėja patį Jupiterį, bet kartais pasižiūri ir į aplink esančius objektus pro infraraudonųjų spindulių kamerą.

***

Charono vietovių pavadinimai. Kai 2015 metų liepą New Horizons zondas praskrido pro Plutono sistemą, staiga sužinojome apie daugybę paviršiaus struktūrų Plutone bei jo didžiausiame palydove Charone. Neoficialius pavadinimus struktūros gavo labai greitai – jos buvo pavadintos mitinių keliautojų bei laivų, kelionių tikslų ir požemių padarų vardais. Daugumą vardų pasiūlė žmonės iš viso pasaulio, dalyvavę New Horizons komandos surengtoje internetinėje apklausoje. Oficialus vardų patvirtinimas užtruko – Tarptautinė astronomų sąjunga tik pernai patvirtino pirmuosius pavadinimus Plutone. Dabar tai nutiko Charonui – praeitą savaitę patvirtinti 12 vietovių pavadinimai. Tarp jų randame kalnus, pavadintus mokslinės fantastikos rašytojų Arthuro Clarke'o ir Octavia'os Butler bei režisieriaus Stanley Kubricko garbei, trys tarpekliai, pavadinti mitologinių laivų vardais, ir šeši krateriai, pavadinti mitologiniais ar tautosakos veikėjais-keliautojais. Visai smagi kompanija. Aišku, neoficialių pavadinimų yra ir daugiau – pavyzdžiui, Mordoro tamsuma Charono šiaurėje vis dar taip vadinama tik neoficialiai.

***

Protoplanetinių diskų įvairovė. Planetos formuojasi dulkių ir dujų diskuose aplink jaunas žvaigždes. Diskai gyvuoja kelias dešimtis milijonų metų po žvaigždės susiformavimo; per tą laiką dalis juose esančios medžiagos susijungia į planetų branduolius, prisitraukia atmosferos, o likusi – išsisklaido. Tokį bendrą vaizdą žinome neblogai, bet jo detalės yra ganėtinai neaiškios. Pavyzdžiui, protoplanetiniai diskai yra labai įvairūs, ką puikiai parodo Europos pietinės observatorijos praeitą savaitę paskelbtas katalogas. Labai dideliame teleskope sumontuotas prietaisas SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) yra skirtas būtent protoplanetinių diskų fotografavimui – jis užblokuoja žvaigždės šviesą, kad būtų galima matyti disko detales. Skirtumai tarp diskų pasireiškia vertinant jų skersmenis, storius, planetų suformuotas skyles, tankio priklausomybę nuo atstumo, šviesį skirtinguose bangų ruožuose ir taip toliau. Nors kol kas visos įvairovės paaiškinti nepavyksta, šie stebėjimų rezultatai prisideda prie nuolatos gerėjančio supratimo apie planetų formavimosi procesą.

***

Planetos prie dvinarių. Skaitmeniniai planetų formavimosi modeliai rodo, kad prie dvinarių žvaigždžių planetos turėtų egzistuoti taip arti, kaip tik gali – t. y. ten, kur dviejų žvaigždžių gravitacinio lauko kitimas joms sukantis nebeišsviedžia planetos iš sistemos. Šis atstumas yra 2-4 kartus didesnis už atstumą tarp žvaigždžių. Daugelis dvinarėse sistemose aptiktų planetų atitinka šią prognozę, tačiau prie labai trumpo periodo dvinarių žvaigždžių tokių planetų nerandama. Dabar pasiūlytas paaiškinimas, kodėl taip yra. Jis remiasi tuo, kad labai arti esančios žvaigždės dar būdamos gana jaunos susirakina viena su kita – atsuka viena kitai vieną šoną, panašiai kaip Mėnulis į Žemę. Šio proceso metu, lėtėjant žvaigždžių sukimuisi aplink savo ašį, išauga atstumas tarp jų, ir planetos, kurios jau pradėjo formuotis maždaug ties aukščiau minėtu kritiniu nuotoliu, yra destabilizuojamos ir išmetamos iš sistemos. Vėliau dvinarės žvaigždės orbita gali šiek tiek susitraukti dėl magnetinės sąveikos tarp žvaigždžių ir protoplanetinio disko, taigi santykis tarp likusių planetų orbitų ir kritinio atstumo dar išauga. Šie rezultatai atitinka stebėjimų duomenis, tiesa, kol kas tik vienos planetos, aptiktos prie tokios artimos dvinarės. Ateityje juos bus galima patikrinti, kai planetų bus aptinkama vis daugiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Neįprasta supernovos liekana. Supernovų sprogimai žymi masyvių žvaigždžių gyvenimo pabaigą. Dažniausiai sprogimo vietoje lieka juodoji skylė – į nykstamai mažą tašką sukolapsavęs žvaigždės branduolys. Bet kartais, jei žvaigždės masė yra tarp 8 ir 10 Saulės masių, jos branduolys yra per mažas, kad pavirstų juodąja skylę, ir lieka neutroninę žvaigždė, kurios masė siekia nuo 1,4 iki 3 Saulės masių. Dabar pirmą kartą neutroninė žvaigždė aptikta supernovos liekanoje už Paukščių Tako ribų. Mažajame Magelano debesyje – kaimyninėje nykštukinėje galaktikoje – esančios supernovos liekanos 1E 0102.2-7219 centre jau senokai buvo aptiktas karštų dujų žiedas, o jo centre – rentgeno spindulių šaltinis. Dabar nustatyta, kad šaltinis yra tiksliai žiedo centre ir su juo fiziškai susijęs, t. y. nėra kažkur toli už žiedo. Rentgeno spindulius skleidžia neutroninė žvaigždė, kurios magnetinis laukas – neįprastai silpnas. Dėl šios priežasties ji beveik nespinduliuoja kituose bangų ruožuose, pavyzdžiui radijo, ir tuo skiriasi nuo daugumos žinomų neutroninių žvaigždžių. Šis atradimas ir tolesni supernovos liekanos bei neutroninės žvaigždės stebėjimai padės geriau suprasti masyvių žvaigždžių gyvenimo pabaigą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy ir yra viešai prieinami Europos pietinės observatorijos puslapyje.

***

Neaiškios kilmės sprogimai. Didžioji dalis supernovų sprogimų gali būti suskirstyti į keletą tipų, dėl istorinių aplinkybių žymimų Ia, Ib, Ic, II-L, II-P ir panašiai. Bet būna ir tokių sprogimų, kurių priskirti vienam iš šių tipų neišeina, o jų kilmė lieka neaiški. Balandžio pradžioje pristatyti naujausi Tamsiosios energijos apžvalgos tyrimo duomenys, kuriuose aptikti net 72 tokie keisti sprogimai. 37 sprogimų padėtys identifikuotos pakankamai gerai, kad juos pavyko susieti su konkrečiomis galaktikomis ir nustatyti atstumus. Pastarieji yra labai įvairūs – sprogimų šviesa iki mūsų keliavo nuo 700 milijonų iki 9,5 milijardo metų. Sprogimai vystosi labai greitai – mažiau nei per dešimt dienų pasiekia maksimumą ir per mažiau nei trisdešimt dienų išblėsta. Dauguma jų, atrodo, blėsta dėl to, kad ir plečiasi, ir vėsta, tačiau keli tik plečiasi, o temperatūrą išlaiko tokią pat, kaip maksimalaus šviesio būsenoje. Taigi greičiausiai sprogimai yra nevienodų procesų pasekmė. Dauguma sprogimų aptikti aktyviai žvaigždes formuojančiose galaktikose, taigi gali būti mirštančių masyvių žvaigždžių sprogimai, bet neaišku, kodėl jie yra daug greitesni už įprastas supernovas. Kol kas paaiškinimo, kokie procesai nulemia tokią jų evoliuciją, nėra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gravitacinių bangų fonas. Šiuo metu yra žinomi šeši, o gal net septyni, gravitacinių bangų signalai, atsklidę susijungiant kompaktiškiems objektams – juodosioms skylėms arba neutroninėms žvaigždėms. Tačiau apskritai Visatoje tokių susijungimų turėtų vykti po vieną kas keletą minučių. Didžioji dalis gravitacinių bangų signalų paskęsta bendrame triukšme ir juos aptikti po vieną tampa neįmanoma, net ir turint žymiai geresnius detektorius, nei šiandieniniai. Dabar pristatytas metodas, kaip galima įvertinti šio gravitacinių bangų fono stiprumą ir nustatyti tokių susiliejimų dažnį bei savybes. Metodas, kol kas išbandytas tik su dirbtiniais duomenimis, leidžia aptikti foną turint vos vienos paros trukmės LIGO ir VIRGO detektorių stebėjimų duomenis; ankstesniais metodais tam būtų prireikę net 40 mėnesių duomenų. Taip pat šiuo metu pavyko aiškiai nustatyti besijungiančių juodųjų skylių masių pasiskirstymą ir ir susiliejimų dažnumą. Dabar tyrėjai ketina pasitelkti šį metodą ir tyrinėti realius duomenis, tačiau tam prireiks laiko – analizė reikalauja daug skaičiavimų resursų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kosminio voratinklio gijos. Visatos struktūrų evoliucijos modeliai prognozuoja, kad galaktikas ir ypač jų spiečius jungia tamsiosios ir įprastos medžiagos sutankėjimai, dažnai lyginami su voratinklio gijomis. Aptikti šias gijas yra labai sudėtinga, nes medžiagos tankis jose – labai mažas, palyginus su galaktikomis. Tam dažniausiai naudojami įvairūs netiesioginiai metodai – pavyzdžiui, sudėti daugybės galaktikų porų nuotraukas vieną ant kitos ir ieškoti taip išryškėjančių gijų, lyginant su likusia tarpgalaktine aplinka. Dabar pristatytas dar vienas paieškų metodas, kuris remiasi gravitaciniu lęšiavimu. Bet koks masę turintis objektas iškreipia šviesos spindulių trajektorijas, todėl už gijos esanti kosminės foninės spinduliuotės dalis yra šiek tiek iškreipta, lyginant su ta, kurios tokia gija nedengia. Iškreipimą aptikti irgi nelengva, nes jis labai nežymus ir beveik pranyksta foninės spinduliuotės variacijose, bet, pasitelkę vaizdų atpažinimo algoritmus, tyrėjai sugebėjo tą padaryti. Jiems netgi pavyko įvertinti atstumus iki aptinkamų gijų, nes skirtingu atstumu esančios gijos skirtingai iškreipia foninę spinduliuotę. Taip paaiškėjo, kad Visatai vystantis tipiniai gijų ilgiai šiek tiek mažėja, ir kad ilgių pasiskirstymas neatitinka normaliojo (Gauso) skirstinio – tai reiškia, kad jų evoliucijai turi įtakos netiesiniai procesai, tokie kaip gravitacija. Šie atradimai atitinka šiandieninių modelių prognozes. Ateityje šiuo ir panašiais metodais bus galima nustatyti detalesnes gijų savybes ir taip modelius patikrinti vis geriau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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 *