Kąsnelis Visatos CCCXXVI: Misijos

James Webb teleskopas vėluoja, bet vis tiek po truputį artėja paleidimo link. O kas bus vėliau? NASA planuoja misijas dešimčiai metų į priekį, tarp jų – net keturis naujus didelius kosminius teleskopus. Taip pat naujienose – šis tas apie Mėnulio misijas, apie neuroninių tinklų panaudojimą egzoplanetų ir galaktikų tyrimams, apie Merkurijaus plutą ir klajojančias juodąsias skyles. Kaip visada, dešimt naujienų rasite po kirpsniuku.

***

Ateities didieji teleskopai. Šiuo metu NASA kosminių misijų pagrindas yra Didžiųjų observatorijų ketveriukė: Hablas, Chandra, Spitzeris ir Kepleris. Per artimiausius keletą metų šias observatorijas teks išleisti į užtarnautą poilsį, o jų vietą užims kitos. James Webb kosminis teleskopas, iš dalies pakeisiantis Hablą ir Spitzerį, jau artėja (nors ir labai sunkiai) prie misijos pradžios taško. Neseniai NASA atliko 2020 metų dešimtmečio astrofizikos apžvalgą, kurioje buvo identifikuotos dar keturios didelės misijos, galinčios pakilti į kosmosą iki 2030 metų. Jos yra Didysis ultravioletinių, regimųjų ir infraraudonųjų spindulių apžvalginis teleskopas (Large Ultraviolet/Optical/Infrared Surveyor, LUVOIR), kurio pagrindinis veidrodis turėtų siekti 15 metrų skersmenį, pustrečio karto daugiau, nei James Webb; Kilmės kosminis teleskopas (Origins Space Telescope, OST), skirtas tolimųjų infraraudonųjų spindulių stebėjimui, panašiai kaip Spitzeris ir Herschelis; Gyvybei tinkamų egzoplanetų vaizdų teleskopas (Habitable Exoplanet Imager, HabEx), skirtas TESS ir kitomis misijomis aptiktų egzoplanetų charakterizavimui; ir rentgeno spindulių teleskopas Lynx, skirtas daugiausiai supermasyvių juodųjų skylių tyrimams, tačiau aprėpsiantis ir daugiau įvairių energingų procesų. Visi kartu šie teleskopai stebės dangų nuo tolimų infraraudonųjų (beveik milimetro bangos ilgio) iki rentgeno (mažiau nei nanometro ilgio) bangų ruožo. Daugiau apie dešimtmečio astrofizikos planus skaitykite NASA pranešime.

***

Sustabdytas mėnuleigio kūrimas. Pastaruosius dešimt metų NASA mokslininkai dirbo prie naujo mėnuleigio Resource Prospector (Išteklių žvalgytojo). Labai netikėtai NASA administratorius praeitą savaitę mėnuleigio komandai pranešė, kad projektas yra sustabdomas ir darbai turi būti užbaigti iki gegužės pabaigos. Mėnuleigis jau buvo beveik baigtas - kitąmet laukė paskutinis dizaino patikrinimas, o skrydis į Mėnulį buvo planuojamas 2022 metais. Misijos nutraukimas ypač keistas turint omeny, kad prezidento Trumpo administracijos požiūriu būtent Mėnulis turėtų būti NASA pagrindinis tikslas. NASA vadovybė šio sprendimo tiesiogiai nekomentavo, tačiau išplatino pranešimą, kuriame teigiama, kad yra rengiama ilgalaikė skrydžių į Mėnulį strategija, kuri susidės iš vis sudėtingesnių robotinių, o vėliau ir žmonių misijų. Kai kurie Resource Prospector numatyti instrumentai bus skraidinami kitomis misijomis, tačiau pranešime neminima, kada tos misijos turėtų skristi.

***

Merkurijaus plutos storis. Iki šiol buvo neaišku, kaip susidarė Merkurijaus pluta - skaičiavimai rodė, kad ji yra neįprastai stora, lyginant su mantija, ir kad plutos uolienomis turėjo pavirsti net 11% mantijos medžiagos. Tai yra labai daug - antroje vietoje pagal šį parametrą esantis Mėnulis pluta pavertė tik 7% mantijos. Bet dabar pasiūlytas naujas plutos storio skaičiavimo modelis, pagal kurį apskaičiuotas Merkurijaus plutos storis yra ketvirčiu mažesnis, nei anksčiau - vos 26 km. Seniau plutos storis buvo skaičiuojamas laikant, kad plutos tankis kiekvienoje planetos vietoje yra atvirkščiai proporcingas jos storiui, t.y. aukštumose pluta retesnė, nei žemumose. Bet MESSENGER zondo surinkti duomenys nepatvirtina tokios prielaidos - plutos mineralinė sudėtis nepriklauso nuo jos konkretaus storio, t.y. tokie patys mineralai randami ir aukštumose, ir žemumose. Naujajame modelyje laikoma, kad plutos tankis yra visur vienodas - tada vidutinis jos storis ir sumažėja. Tai reiškia, kad uolienomis ten pavirto tik 7% mantijos - taip pat, kaip ir Mėnulyje. Šis atradimas taip pat galbūt padės paaiškinti ir kodėl Merkurijaus branduolys yra toks didelis, lyginant su kitomis planetomis - jis sudaro apie 60% planetos tūrio (palyginimui Žemės branduolys sudaro tik 15% Žemės tūrio). Tyrimo rezultatai publikuojami Earth and Planetary Science Letters.

***

Kometa 67P. ©landru79, ESA
Kometa 67P. ©landru79, ESA
Kometa 67P. ©landru79, ESA
Kometa 67P. ©landru79, ESA

Savaitės paveiksliukai – net du, ir abu judantys! Štai taip, labai pagreitinus, atrodo sąlygos kometoje 67P/Čuriumov-Gerasimenko. Filmukas padaryta iš nuotraukų, nufotografuotų Rosetta misijos metu 2016 metų birželio 1 dieną. Į kelias sekundes sutalpinta beveik pusvalandžio trukmės medžiaga, kurioje matome, kaip kometa sukasi ir kaip joje laksto dulkės, o į fotoaparato objektyvą pataiko kosminiai spinduliai. Antrajame paveiksliuke kadrai sudėti taip, kad nejuda foninės žvaigždės – taip išryškėja kometos judėjimas.

***

Dažni smūgiai Jupiterin. Jupiteris, būdamas didžiausia Saulės sistemos planeta, dažnai sulaukia asteroidų ir kometų smūgių. Dabar nauja mėgėjiškų stebėjimų analizė leido patikslinti, koks iš tiesų yra šių smūgių dažnis. Pasirodo, asteroidai, dydžiu panašūs į Čeliabinsko meteorą sukėlusįjį, į Jupiterį smūgiuoja 10-65 kartus per metus. Tiesa, tik 4-25 iš šių smūgių būtų matomi iš Žemės, kiti įvyktų priešingoje Jupiterio pusėje. Per pastaruosius aštuonerius metus aptikti penki tokie smūgiai, bet ateityje nuoseklesni tyrimai turėtų leisti aptikti žymiai didesnę jų dalį. Tokio energingumo smūgiai reikšmingai nepakeičia Jupiterio atmosferos cheminės sudėties, bet šiek tiek masyvesnių asteroidų sukeliami gali palikti dulkių sluoksnį viršutinėje atmosferos dalyje. Pakankamai energingi smūgiai turėtų vykti sykį per 0,4-2,6 metus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žemė kaip egzoplaneta. Ieškodami gyvybei tinkamų planetų, dažniausiai ieškome panašių į Žemę, nes čia yra vienintelė mums žinoma vieta kosmose, kur egzistuoja gyvybė. Bet jei aptiktume planetą, kuri yra Žemės analogas, ar tikrai ją atpažintume? Apie tai rašome naujame apžvalginiame straipsnyje, kuriame Žemė nagrinėjama kaip egzoplaneta. Naudojantis daugybės teleskopų, zondų, Žemės stebėjimo misijų ir atsitiktinių ar vienkartinių nuotraukų duomenimis, galima susidaryti vaizdą, kaip Žemė – blyškus mėlynas taškelis – galėtų atrodyti nežemiškos civilizacijos astronomams. Svarbu nepamiršti ir to, kad Žemė ne visada buvo tokia, kaip dabar, net ir kai buvo tinkama gyvybei. Net ir šiandieninėje Žemėje yra biosferų, kurios mums atrodytų gana ateiviškos ir visiškai negyvybingos, bet gyvybė jose tarpsta – tokie skirtumai vienoje planetoje apsunkina tinkamumo gyvybei identifikavimą. Visgi visi šie duomenys padeda daug geriau suprasti, kaip gali atrodyti gyvybei tinkamos planetos prie kitų žvaigždžių. Tyrimo rezultatai arXiv.

Vienas iš būdų, kaip pagerinti egzoplanetų paieškų rezultatus – patikėti šias paieškas algoritmams. Štai praeitą savaitę paskelbta apie neuroninio tinklo modelį, kuris padeda nustatyti planetų prie dvinarių žvaigždžių orbitų stabilumą. Šis modelis, apmokytas naudojant skaitmeninių modelių rezultatus, net 86% arba geresniu tikslumu nustato, ar planeta išliks stabili ilgą laiką, ar bus išsviesta iš sistemos arba įkris į žvaigždę. Tokie rezultatai yra gerokai aukštesni nei anksčiau naudotų modelių, taigi galima tikėtis, kad neuroniniai tinklai egzoplanetų tyrimuose bus naudojami ir ateityje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Milijardų žvaigždžių žvaigždėlapis. Praeitą savaitę paskelbtas antrasis Gaia kosminės observatorijos duomenų paketas. Gaia į orbitą pakilo 2013 metų gruodį ir pradėjo stebėti visą dangų, labai tiksliai fiksuodama daugybės objektų padėtį bei jos kitimą. Pirmajame duomenų pakete, paskelbtame 2016 metais, buvo maždaug dviejų milijonų žvaigždžių tikslios padėtys ir judėjimo greičiai. O naujajame pakete yra net 1,7 milijardo žvaigždžių duomenys, tarp jų 1,3 milijardo žvaigždžių paralaksai ir savieji judėjimai, kuriuos bus galima naudoti toliau tiriant jas ir apskritai Galaktikos struktūrą. Kai kurios „žvaigždės“ iš tiesų yra visai ne žvaigždės, o tolimi kvazarai – jų padėtys irgi labai tiksliai išmatutotos. Gaia misija vis dar vyksta ir baigsis ne anksčiau nei 2019 metais. Trečiasis duomenų pakeltas numatomas 2020-aisiais. Tyrimo rezultatai paskelbti vienu metu daugiau nei dešimtyje straipsnių; labiausiai atitinkantį žvaigždžių padėčių sekimo temą rasite arXiv.

***

Automatizuotas galaktikų charakterizavimas. Skaitmeniniai Visatos struktūros formavimosi modeliai prognozuoja, kad daug jaunų galaktikų išgyvena „mėlynojo grynuolio“ (blue nugget) stadiją, kurios metu galaktikos centrinėje dalyje labai sparčiai formuojasi žvaigždės. Prieš šią stadiją galaktikoje vyksta sparti dujų migracija centro link, o ji baigiasi staigiu žvaigždėdaros sulėtėjimu iš pradžių centre, o paskui ir pakraščiuose. Dabar neuroninio tinklo pagalba pavyko identifikuoti daugybę galaktikų, matomų šioje stadijoje ir abiejose kraštinėse būsenose. Neuroninis tinklas buvo apmokytas naudojant skaitmeninių modelių rezultatus, redaguotus taip, kaip atrodytų realiai stebimos tokios galaktikos. Patikrinus, kad apmokytas tinklas puikiai aptinka mėlynuosius grynuolius kituose modeliniuose duomenyse, jam buvo pateikti realūs duomenys iš CANDELS apžvalgos. Čia tinklas taip pat atrado daugybę tokių galaktikų; pavyko nustatyti, jog nepriklausomai nuo kosminės epochos (t. y. Visatos amžiaus), mėlynaisiais grynuoliais tampa 1,5-20 milijardų Saulės masių žvaigždžių turinčios galaktikos. Šis rezultatas atitinka skaitmeninių modelių rezultatus, tačiau tinklo mokyme nebuvo panaudotas, todėl gali būti laikomas atradimu. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Klajojančios juodosios skylės. Gerai žinoma, kad daugumos galaktikų centruose egzistuoja supermasyvios juodosios skylės. Kai dvi galaktikos susijungia, po kurio laiko susijungia ir jų juodosios skylės, tačiau šis procesas gali užtrukti. Dabar pristatyti skaitmeninių modelių rezultatai, rodantys, kad į Paukščių Taką panašiose galaktikose gali būti nuo 4 iki 20 supermasyvių juodųjų skylių. Iš jų tik viena yra centre, o kitos skrajoja likusiame galaktikos tūryje, daugiausiai pakraščiuose ir beveik neabejotinai ne diske. Šios juodosios skylės yra labai senų galaktikų susiliejimų palikimas – joms nukristi iki centro ir susijungti su ten esančia juodąja skyle užtrunka daugiau nei 4 milijardus metų. Per tiek laiko pati galaktika gali būti visiškai relaksavusi ir nebeatrodyti kaip susiliejimo padarinys. Klajojančias juodąsias skyles įprastai supa per mažai dujų, kad jas būtų galima aptikti, tačiau kartais praryta žvaigždė ar dujų debesis gali sukelti žybsnį, kuris padėtų jas identifikuoti ir patikrinti šias prognozes. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kita teorija ir kai kurie stebėjimų duomenys teigia, kad aplink supermasyvią juodąją skylę Paukščių Tako centre turėtų būti susitelkę tūkstančiai, jei ne dešimtys tūkstančių, žvaigždinės masės juodųjų skylių. Plačiau apie jas ir jų paieškas – savaitės filmuke iš PBS SpaceTime:

***

Sendamos galaktikos auga. Kuo senesnė galaktika, tuo ji didesnė ir labiau pasklidusi, bent jau taip rodo daugybės galaktikų žvaigždinių populiacijų duomenys. Ilgą laiką galaktikų evoliuciją tirti buvo įmanoma tik nagrinėjant daugelio skirtingų, bet greičiausiai atitinkančių skirtingas panašaus objekto evoliucijos stadijas, galaktikų savybes. Nauji duomenys leidžia giliau pažvelgti į pavienių galaktikų istoriją, vertinant jų žvaigždžių amžių. Šiame tyrime apžvelgtos 843 galaktikos, kurių masės tarpusavyje skiriasi iki šimto kartų. Paaiškėjo, kad jei dvi galaktikos yra panašios formos ir panašiai netvarkingo žvaigždžių judėjimo, tai jų žvaigždžių amžius taip pat yra labai panašus. Išrikiavus galaktikas pagal žvaigždžių populiacijos amžių nustatyta, kad jaunos mėlynos galaktikos yra kompaktiškesnės, o senos raudonos – labiau pasklidusios. Tai greičiausiai vyksta ir dėl susiliejimų su kitomis galaktikomis, ir dėl susiliejimais nesibaigiančių sąveikų, vienai galaktikai praskrendant pro kitą: senos galaktikos jų patyrusios daugiau, todėl ir jų žvaigždės labiau išbarstytos. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Pirmųjų žvaigždžių stebėjimas. Pirmosios Visatos žvaigždės susiformavo praėjus kiek daugiau nei šimtui milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Tiesiogiai stebėti jų spinduliuotės mes neturime galimybių, nes jos yra tiesiog pernelyg blausios. Tačiau bendros įvairių ruožų foninės spinduliuotės įvertinimas leidžia nustatyti, kiek tų žvaigždžių buvo ir kaip ryškiai jos švietė. Dabar įvertinta, kad šias žvaigždes būtų įmanoma ir aptikti, jei jų šviesą paryškintų galaktikų spiečiaus gravitacinis lęšiavimas. Tinkamai išsidėsčius spiečiaus galaktikoms, tolimos žvaigždės šviesa gali paryškėti 10-100 tūkstančių kartų – tada ji taptų matoma James Webb kosminiam teleskopui. Tokių žvaigždžių aptikimas ypatingai pagerintų mūsų supratimą apie ankstyvosios Visatos sąlygas ir evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek naujienų iš praėjusios savaitės parinkau jums šįkart. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

3 comments

    1. Įsivaizduokite du spindulius, einančius iš žvaigždės. Vienas jų pasiekia mus, o kitas pralekia pro šalį. Gravitacinis lęšis iškreipia spindulių kelius, ir galima tokia situacija, kad antrasis spindulys būtų nukreiptas mūsų link. Taigi mūsų iš žvaigždės gaunama šviesa paryškėja.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *