Kąsnelis Visatos CCCXXX: Raiška

Kuo detaliau galime pasižiūrėti į tiriamus objektus – ar tai būtų mikroskopiniai dariniai laboratorijoje, ar astronominiai Visatoje, – tuo geriau juos suprantame. Tarp praėjusios savaitės naujienų yra ne viena apie geresnės raiškos duomenų gavimą – ir planuojamą, ir jau vykstantį. Nuo Saulės vainiko ir vėjo stebėjimų iki labai tolimų tamsių galaktikų, ir nuo fosilijų Marse iki pulsarų. Kaip įprastai, dešimt naujienų rasite po kirpsniuku.

***

Stratosferinės gyvybės pamokos. Žemės stratosferoje yra pilna gyvybės. Nepaisant to, kad ten – 10 kilometrų ir didesniame aukštyje – yra labai šalta, žemas slėgis ir mažai vandens, aptinkamos vis naujos mikroorganizmų rūšys. Vertinama, kad kasmet į stratosferą patenka apie sekstilijoną (10^{21}) gyvų organizmų ląstelių. Palyginimui žmogaus organizme yra apie 40 trilijonų ląstelių, taigi šis ląstelių skaičius atitinka maždaug 25 milijonus žmonių. Aptikti ir tyrinėti šią gyvybę yra sudėtinga, tačiau labai svarbu, norint suprasti daugiau apie gyvybę Žemėje ir apie gyvybės potencialą kitose planetose. Taip teigiama naujame apžvalginiame straipsnyje, kuriame aptariama dabartinių tyrimų būklė. Stratosferinės gyvybės tyrimai mums padės suprasti, kokias ekstremalias sąlygas gali pakelti žemiški mikroorganizmai, kokiomis sąlygomis jie gali išgyventi, o kokiomis – ir daugintis. Tai, savo ruožtu, padės įvertinti, kokioje aplinkoje už Žemės ribų galėtų egzistuoti gyvybė – ir žemiška, ir ne tik. Šios žinios svarbios dėl trijų priežasčių. Visų pirma, jos padės ieškant gyvybės už Žemės ribų. Antra, jos leis pagerinti dabartinę erdvėlaivių sterilizavimo praktiką, siekiant išvengti kitų dangaus kūnų užteršimo žemiška gyvybe. Ir trečia, jos leis identifikuoti mikroorganizmus, kuriuos bus galima pasiimti į kolonijas kituose dangaus kūnuose. Straipsnis publikuotas Current Opinion in Microbiology.

***

Saulės aktyvumo pokyčiai. Mūsų Saulė nešviečia visą laiką vienodai. Kartais jos paviršiuje matome daugiau dėmių; tuo metu būna stipresnis Saulės vėjas ir daugiau žybsnių bei vainikinės masės išmetimų. Tokie pokyčiai yra reguliarūs, kartojasi kas 11 metų. Šiuo metu kaip tik baigiasi 24-asis 11 metų ciklas nuo jų skaičiavimo pradžios. Ir jis buvo vienas iš silpniausių per visą stebėjimų istoriją – dėmių skaičius maksimumo metu retai pasiekdavo 150. Palyginimui per du ankstesnius ciklus šis skaičius buvo apie 250. Tai gali būti natūralių ilgalaikių, galbūt periodiškų, pokyčių Saulėje dalis, o gali būti kokio nors visiškai naujo reiškinio požymis – kol kas to nežinome. Šiemet turėtų prasidėti 25-asis ciklas, taigi Saulės aktyvumas po truputį didės. Kiek jis padidės, ir ar iš viso sulauksime dėmių bei žybsnių, parodys tik laikas. Panašus Saulės aktyvumo sumažėjimas buvo stebimas pirmoje XVIII amžiaus pusėje – tada visoje Žemėje orai pastebimai atšalo.

Saulės aktyvumo bei kitų reiškinių stebėjimas per pastaruosius du dešimtmečius reikšmingai pagerėjo – atsirado dedikuotos kosminės observatorijos, skirtos Saulės stebėjimams. Per artimiausius dvejus metus prie jų prisijungs dar dvi – NASA kuriamas Parker Solar Probe šiemet ir ESA Solar Orbiter 2020-aisiais. Parker Solar Probe priartės arčiau Saulės, nei bet koks ankstesnis zondas, vos per 6 milijonus kilometrų. Taip jis galės tiesiogiai tyrinėti Saulės vainiką ir Saulės vėjo atsiradimą. Solar Orbiter skraidys toliau – 42 mln. kilometrų atstumu, – tačiau jo orbita bus statmena planetų orbitoms, taigi jis periodiškai fotografuos Saulės ašigalius, kurių nuotraukų kol kas neturime. Tai leis išsiaiškinti, kaip Saulės magnetinis laukas ir Saulės vėjas kinta priklausomai nuo platumos ir geriau suprasti jų struktūrą bei evoliuciją.

***

Fosilijų paieška Marse. Net jei šiandieninis Marsas nėra tinkamas gyvybei, kadaise jis toks buvo. Jei gyvybė jame egzistavo prieš milijardus metų, šiandien gali būti likę jos fosilijų. Bet Marsas yra didelis, taigi apieškoti jo viso neįmanoma, todėl reikia pasirinkti vietoves ir uolienų tipus, kuriuose būtų didžiausia tikimybė aptikti fosilijas. Dabar pristatyta šio klausimo analizė, paremta Žemės fosilijų paieškomis, laboratoriniais eksperimentais ir ankstesnių Marso misijų surinkta medžiaga. Pagal ją, geriausios uolienos paieškoms yra sustingę purvo ar molio sluoksniai buvusių ežerų ir jūrų pakrantėse ir dugnuose. Juose turėtų būti daug geležies ir silicio dioksido, kurie padeda išlaikyti fosilijas nesubyrėjusias. Šie skaičiavimai padės geriau paruošti ateities misijas į Raudonąją planetą, kurių tikslas bus gyvybės ar jos pėdsakų paieškos. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research Planets.

Kita gera žinia iš Marso – Smalsiuko grąžtas vėl veikia. 2016-ųjų spalį sugedęs grąžtas buvo taisomas, o praeitą savaitę išbandytas naujas jo valdymo metodas, panašus į buitinio grąžto naudojimą: smūginio gręžimo režimą turintis įtaisas dabar naudojamas spaudžiant jį į gręžiamą uolieną paties marsaeigio svoriu. Pirmuoju bandymu išgręžta 5 cm gylio skylė.

***

Kometos čiurkšlių formavimasis. Kometų uodegos gerai matomos net mėgėjiškais teleskopais, o kartais – išvis plika akimi. Bet regione prie pat kometos vykstantys įvairūs procesai, sukuriantys uodegas, iki visai neseniai nebuvo ištirti. Tik zondų skrydžiai pro kometas leido pažvelgti į procesus, vykstančius labai arti jų. Dabar pristatyta Rosetta zondo stebėjimų analizė, leidžianti suprasti, kaip kyla dulkių čiurkšlės kometos 67P paviršiuje. Atrodo, kad visą kometą dengia vienodai vandens turintis paviršinis sluoksnis; labiausiai apšviestos jo vietos kiekvieną rytą ima garuoti ir spjaudyti dulkeles, o iš daubų kylančių dulkelių srautai susijungia į vientisas čiurkšles. Daugumoje kometų situacija gali būti panaši – nors visas paviršius yra padengtas vienodu ar gana panašias savybes turinčiu sluoksniu, nevienodas apšvietimas ir netaisyklinga geometrija sukuria nesimetriškas čiurkšles. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Tarpžvaigždinis asteroidas. Praėjusių metų pabaigoje daugybė teleskopų krypo į I1/'Oumuamua – iš kitos žvaigždės sistemos atlėkusį asteroidą. Teoriniai skaičiavimai rodo, kad tokie tarpžvaigždiniai svečiai Saulės sistemoje turėtų apsilankyti gana dažnai, o kai kurie gali čia netgi užsilikti. Dabar pristatyti įrodymai, kad asteroidas 2015 BZ509, besisukantis priešinga planetoms orbita šalia Jupiterio, atskrido iš už Saulės sistemos ribų. Asteroido orbita yra labai stabili – skaitmeninis modelis parodė, kad jis joje galėjo praleisti tiek pat laiko, koks yra Saulės sistemos amžius. Bet susiformuoti tokioje orbitoje jis negalėjo – Saulės sistemos regione, kur egzistuoja planetos, visi objektai, besiformuojantys iš protoplanetinio dujų ir dulkių disko, turi sukti ta pačia kryptimi aplink žvaigždę. Taigi tikėtina, kad asteroidas skrido pro jauną Saulės sistemą ir buvo pagautas Saulės gravitacijos bei nusistovėjo tokioje stabilioje orbitoje. Labai tikėtina, kad tokių asteroidų ateityje atrasime ir daugiau – juos turėtų išduoti neįprastos orbitos. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Saturno palydovų kilmė. Kai kurie mažieji Saturno palydovai – pavyzdžiui Panas, Atlantas ir Prometėjas – yra koldūno formos: daugmaž apvalūs, tačiau turintys aiškų žiedą, tarsi kalnų keterą, ties pusiauju. Jų formą nustatė zondas Cassini. Dabar paskelbti skaitmeninių modelių rezultatai, paaiškinantys šią neįprastą išvaizdą. Susidūrus dviem palydovams, kurių savybės daugmaž atitinka šiandieninių mažųjų palydovų savybes, tačiau forma yra apvali, jie gali suformuoti naują palydovą, kurio forma atitinka stebimas. Susijungimai gali įvykti iškart per pirmą smūgį, arba po keleto mažesnių susidūrimų. Jei susidūrimas įvyksta beveik visiškai kaktomuša, susiformuoja beveik apvalus pusiaujinę keterą turintis objektas. Jei susidūrimas įvyksta dalinai prasilenkiant, jo padarinys yra pailgesnis objektas. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Plutono kilmė – kometos. Plutonas yra keistas objektas: gana didelis, kaip Kuiperio žiedo objektams, bet per mažas, kad būtų planeta. Jo kilmė irgi nėra iki galo aiški: tokiu atstumu nuo Saulės planetoms, ypač mažoms, formuotis turėjo būti labai sudėtinga. Dabar, apjungę New Horizons misijos ir Rosetta zondo, tyrinėjusio kometą 67P, duomenis, astronomai pasiūlė naują Plutono kilmės paaiškinimą. Jame teigiama, kad Plutonas susiformavo iš daugybės kometų. Teiginys grindžiamas azoto molekulių evoliucija Plutono paviršiuje. Labai daug tokių molekulių aptikta Sputniko lygumoje (kairėje Plutono „širdies“ pusėje); dabartinės Plutono struktūros modeliai teigia, kad tai turėtų būti pagrindinis azoto rezervuaras visoje nykštukinėje planetoje. Šio rezervuaro nelabai pakeičia nei Saulės spinduliuotės poveikis, nei garavimas į atmosferą. Taigi labai gali būti, kad Plutone tiek azoto molekulių buvo nuo pat jo susiformavimo; jų galėjo būti ir dar daugiau, jei didelė dalis jų pabėgo iš planetos į kosmosą. Galimi du formavimosi mechanizmai, paaiškinantys tokį azoto molekulių kiekį – arba formavimasis iš pirmykščių dujų Saulės protoplanetiniame diske, arba daugybės – maždaug milijardo – kometų nukritimo rezultatas. Pirmasis modelis, kaip minėta, nėra efektyvus, taigi didžiausia tikimybė, kad Plutoną suformavo milijardo kometų smūgiai. Įdomu tai, kad abu modeliai prognozuoja gerokai didesnį anglies monoksido kiekį Plutono paviršiuje, nei stebima dabar. Vienas iš būdų sumažinti monoksido kiekį – sąveikos su vandeniu galimai egzistuojančiame popaviršiniame vandenyne. Ateityje šias hipotezes bus galima patikrinti detalesniais Plutono atmosferos savybių stebėjimais. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Plejadų (Sietyno) spiečius infraraudonuosiuose spinduliuose. ©WISE, IRSA, NASA, Francesco Antonucci
Plejadų (Sietyno) spiečius infraraudonuosiuose spinduliuose. ©WISE, IRSA, NASA, Francesco Antonucci

Savaitės paveiksliuke gerai žinomą vaizdą matome kitaip. Čia yra Sietyno spiečius, kurio mėlynų žvaigždžių nuotraukas esame matę daug kur. Tačiau šis spiečius yra jaunas, ir aplink žvaigždes vis dar yra nemažai dujų ir dulkių. Būtent dulkių infraraudonoji spinduliuotė čia ir pavaizduota – raudona spalva atitinka didžiausio bangos ilgio šviesą, mėlyna – trumpiausio (bet vis dar penkis kartus ilgesnio už regimąją šviesą). Žvaigždžių čia beveik nematome, nes jos infraraudonųjų spindulių skleidžia ne tiek ir daug.

***

Tiksliausias pulsaro stebėjimas. Pulsarai yra labai greitai besisukančios stiprų magnetinį lauką turinčios neutroninės žvaigždės. Jų spinduliuotė sklinda daugiausiai iš magnetinių ašigalių, kurie nesutampa su sukimosi ašimi, todėl pulsaras, tarsi švyturys, periodiškai šviečia vis kita kryptimi. Kai toks spinduliuotės kūgis kiekvieno apsisukimo metu nukrypsta į Žemę, matome reguliariai pulsuojančią spinduliuotę – iš čia ir pavadinimas. Radijo bangos, sklindančios iš pulsarų, sąveikauja su tarpžvaigždine medžiaga, gali išsisklaidyti arba kaip tik interferuoti tarpusavyje. Teoriškai tokių pokyčių – mirgėjimo (angl. scintillation) – stebėjimas gali duoti labai daug informacijos ir apie tarpžvaigždinę medžiagą, ir apie pulsaro struktūrą, pavyzdžiui jo spinduliuotės regionų dydį. Praktiškai šią informaciją gauti labai sudėtinga, nes mirgėjimas yra gana neprognozuojamas. Tačiau kuo arčiau pulsaro yra pagrindiniai spinduliuotę sklaidantys medžiagos telkiniai, tuo aiškesnė yra ir sklaida. Dabar, pasinaudojant mirgėjimu, kaip niekad detaliai ištirta „juodosios našlės“ pulsaro, B1957+20, struktūra. Šią sistemą, esančią už dviejų kiloparsekų nuo mūsų, sudaro 600 kartų per sekundę apsisukantis pulsaras ir per devynias valandas jį apsukanti rudoji nykštukė. Pulsaro spinduliuotė garina nykštukę – jos tikėtinas išnykimas yra „juodosios našlės“ pavadinimo priežastis – ir suteikia jai kometišką uodegą. Kartais nykštukė ir jos uodega praskrenda tiksliai tarp pulsaro ir mūsų: tada uodega suveikia kaip padidinamasis stiklas. Pasinaudoję šia informacija, astronomai nustatė, jog pulsaras tikrai turi du spinduliuotės regionus, greičiausiai sutampančius su magnetiniais ašigaliais. Detaliau nustatyti regionų struktūros nepavyko, bet ir šis pasiekimas – 20 kilometrų erdvinė raiška dviejų kiloparsekų atstumu – yra išskirtinai geras. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Galaktikos centro interferometrija. Jau ne vienerius metus vystomas projektas, pavadintas Įvykių horizonto teleskopu (Event Horizon Telescope). Jis apjungia radijo teleskopus įvairiose šalyse; du sujungti teleskopai gali funkcionuoti kaip viena antena, kurios dydis prilygsta atstumui tarp teleskopų. Tokiu būdu pasiekiama beprecedentė stebėjimų erdvinė raiška, tiesa, tik kryptimis, atitinkančiomis linijas tarp teleskopų. Gautus duomenis analizuoti yra labai sudėtinga, tačiau jie gali atskleisti ypatingai daug žinių apie, šiuo atveju, Paukščių Tako centrinę juodąją skylę. Dabar pristatyta stebėjimų, atliktų dar 2013 metais, analizė; šiuose stebėjimuose apjungti trys teleskopai JAV ir vienas, esantis Čilėje. Analizė parodė, kad aplink juodąją skylę, maždaug trijų Švarcšildo spindulių atstumu, egzistuoja spinduliuojanti karštų dujų struktūra. Švarcšildo spindulys yra juodąją skylę gaubiančio įvykių horizonto dydis, pro kurį galima įskristi į vidų, bet neįmanoma ištrūkti. Paukščių Tako centrinės juodosios skylės Švarcšildo spindulys yra mažesnis už Merkurijaus orbitą aplink Saulę, tad ir aptiktoji struktūra yra apie keturis kartus mažesnė už Žemės orbitos spindulį. Kol kas neaišku, kokia yra toji struktūra – duomenis vienodai gerai atkuria ir dujų disko, ir čiurkšlės geometrija. Ateityje, išanalizavus stebėjimus, padarytus su kitokiomis teleskopų konfigūracijomis, bei padarius naujų stebėjimų, turėtų paaiškėti daug daugiau detalių apie struktūras prie pat juodosios skylės. Galiausiai jos leis kaip niekad gerai patikrinti reliatyvumo teorijos prognozes. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsiųjų galaktikų paieška. Visatos jaunystėje pirmosios galaktikos greičiausiai kurį laiką buvo tamsios – turėjo daug dujų, bet lėtai formavo žvaigždes, todėl pačios švytėjo menkai. Nenuostabu, kad tokias galaktikas aptikti labai sudėtinga, tačiau norint suprasti ankstyvąją kosminių struktūrų evoliuciją, tą padaryti būtina. Dabar pristatyti naujų stebėjimų rezultatai, kuriuose aptiktos bent šešios tamsios galaktikos. Atradimui pasitelkti kvazarai – labai ryškiai šviečiantys tolimi aktyvūs galaktikų branduoliai. Jų ultravioletinė spinduliuotė sužadina dujas galaktikose, o vėsdamos dujos spinduliuoja charakteringo dažnio bangas, vadinamas Laimano alfa spinduliuote. Laimano alfą spinduliuotę skleidžia ir įprastos galaktikos, kuriose dujas sužadina jaunų žvaigždžių šviesa. Tačiau tamsiųjų galaktikų spinduliuotė yra kitokia – ji labai priklauso nuo kvazaro spinduliuotės intensyvumo ir švyti tik Laimano alfa, bet ne plataus spektro (kontinuumo) spinduliuote. Ištyrus apžvalginių stebėjimų informaciją, aptiktos šešios kandidatės, atitinkančios tamsiųjų galaktikų požymius. Jų savybės atitinka kelių anksčiau aptiktų tamsiųjų galaktikų savybes. Didesnė imtis leis geriau nagrinėti jų evoliuciją, o detalesni pavienių objektų stebėjimai – suprasti struktūrų formavimąsi pirmosiose galaktikose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kosmologijoje kartais kalbama apie įvairius horizontus, iš už kurių mūsų negali pasiekti informacija, arba medžiaga, arba dar kas nors. Plačiau apie juos – savaitės filmuke:

***

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 *