Kąsnelis Visatos CCCXXXI: Subyrėjimai

Visi dalykai keičiasi, o pokyčiai dažnai susiję su ko nors išnykimu. Kartais tie išnykimai yra geri – pavyzdžiui, „save suvalganti“ raketa galėtų gerokai atpiginti kosminius skrydžius. Kartais jie tiesiog įdomūs – žvaigždžių potvyniniai suardymai ar neutroninių žvaigždžių susidūrimai padeda geriau suprasti Visatos paslaptys. Kartais, aišku, būna ir blogi, bet apie blogus dalykus Kąsneliuose stengiuosi nerašyti. Tarp praėjusios savaitės naujienų dar rasite mikrobų-alkoholikų, prognozių apie komercines veiklas kosmose, egzoplanetų ir egzomėnulių, ir dar daug visko. Skaitykite, kaip visada, po kirpsniuku.

***

Alkoholiu mintantys mikrobai. Kosminiai zondai yra gaminami ypatingos švaros sąlygomis; dirbtuvėse kontroliuojama atmosfera, palaikomos sterilios sąlygos. Tačiau ten vis tiek randama mikroorganizmų, tarp kurių gausiausi yra acinetobacter genties atstovai. Dabar pagaliau rastas paaiškinimas, kodėl jų nepavyksta sunaikinti – pasirodo, kai kurios acinetobacter rūšys išmoko misti alkoholiu, naudojamu darbiniams paviršiams ir gaminamų zondų dalims valyti. Etilo alkoholis buvo vienintelis anglies atomų šaltinis, ir bakterijos išmoko juo pasinaudoti. Taip jos ne tik išgyveno, bet ir dauginosi, nors ir nelabai sparčiai. Šis atradimas padės pagerinti zondų gaminimo procedūras, kad į kitas planetas būtų galima siųsti tikrai biologine medžiaga neužterštus prietaisus, kurie tikrai neužkrės kitų dangaus kūnų žemiška gyvybe. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Save valgančios raketos. Viena didžiausių kosminių skrydžių problemų yra didžiulės kuro sąnaudos, reikalingos pačiai raketai pakelti. Dabar grupė mokslininkų pasiūlė idėją, kaip tą pakeisti. Jei raketa pati būtų pagaminta iš medžiagos, kurią būtų galima naudoti kaip kurą, ji kildama tiesiog visa (ar beveik visa) sudegtų ir į orbitą galėtų iškelti žymiai didesnį naudingą krovinį. Anksčiau tokio tipo raketos nebuvo naudojamos, nes nebuvo galimybių valdyti jų stūmos jėgą, tačiau naujame darbe ši problema išspręsta. Sukurta valdymo sistema, leidžianti keisti polipropileno kuro strypų padavimo į degimo kamerą greitį; nuo to priklauso kuro degimo sparta, o nuo jos – stūmos jėga. Kol kas išbandytas tik nedidelis modelis, bet juo įrodyta, kad principas veikia, taigi dabar galima būtų dirbti prie praplėtimo ir padidinimo. Sukūrus raketą, kuriai nereikia kuro bakų, pagerėtų ne tik skrydžių kainos vienam kilogramui naudingos masės iškelti, bet taip pat sumažėtų kosminių šiukšlių erdvėje aplink Žemę, nes ten neatsidurtų įvairios raketų liekanos. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Spacecraft and Rockets.

***

Komercinės kosmonautikos perspektyvos. Praėjusią savaitę paskelbtos dvi šiek tiek prieštaringos naujienos, susijusios su komerciniais projektais kosmose. Pirmoji – optimistiška: NASA paskelbė jau šių metų pabaigoje pradėsianti daryti užsakymus komerciniams skrydžiams į Mėnulį. Agentūros atstovų teigimu, šiuo metu įvairios bendrovės jau turi technologiją, leisiančią joms į Mėnulį skraidinti įvairius nedidelius, 500-1000 kg masės, aparatus, o NASA norėtų tuo pasinaudoti ir į tuos aparatus įdėti tyrimų instrumentų. Dalis šių kompanijų dar neseniai dalyvavo Google Lunar X prizo varžybose ir dabar ieško, kaip panaudoti paruoštus prietaisus bei įgytus įgūdžius. Taigi NASA ir komercinių partnerių bendradarbiavimas turėtų keltis į dar vieną sritį, kas nuteikia tikrai teigiamai.

Tuo tarpu ekonominėje galimybių ataskaitoje, praeitą savaitę pateiktoje JAV Atstovų rūmams, teigiama, kad mažai tikėtina, jog iki 2025 metų komercinės kosminės stotys galėtų tapti pelningomis. Būtent tais metais turėtų baigtis Tarptautinės kosminės stoties (TKS) veikla, o NASA svarstė idėją stotį perduoti kokiai nors kompanijai, kuri galėtų ją naudoti savo reikmėms – galbūt plėtoti technologijas, galbūt pritaikyti kosmoso turizmui. Ataskaitoje teigiama, kad trys geriausi būdai išnaudoti kosmines stotis komerciškai – gaminti egzotiškas šviesolaidžių atmainas, statyti erdvėlaivius ir kosminius zondus bei priimti žmones, ar tai būtų astronautai, ar turistai. Visgi nei vienas iš šių planų nėra labai perspektyvus, bent jau per artimiausius septynerius metus.

***

Kometų mėginių poreikis. Daugelį astronominių objektų tyrinėjame tik iš toli, bet kai kuriuos Saulės sistemos kūnus galime ir pačiupinėti – bent jau netiesiogiai, nusiųsdami į juos zondus. Kai kurie zondai netgi pargabena mėginius į Žemę detaliems tyrimams – pavyzdžiui, tą padarė Stardust misija prieš 12 metų. Kometos Wild 2 mėginiai davė medžiagos daugiau nei 150-iai mokslinių straipsnių. Deja, šie mėginiai turi ir trūkumų – pavyzdžiui, nepavyko paimti jokių vandens ledo mėginių, nes šios molekulės surinkimo metu tiesiog išgaravo. Norint tęsti kometų tyrimus ir taip išsiaiškinti apie Saulės sistemos jaunystę, mokslininkų teigimu, būtinai reikia mėginių paimti daugiau. Asteroidų medžiaga meteoritų pavidalu tyrinėjama jau seniai, Mėnulio paviršiaus mėginių astronautai pargabeno Apollo misijų metu, o štai kometų turime labai labai nedaug. Apie dešimtadalį kiekvienos kometos masės turėtų sudaryti nepakitusi tarpžvaigždinė medžiaga, taigi jų tyrimas leistų pagerinti žinias netgi apie Saulės sistemos kilmę. Šiuo metu NASA svarsto misiją CAESAR (Comet Astrobiology Exploration SAmple Return), kuri galėtų išskristi ateinančio dešimtmečio viduryje; iki tol, deja, greičiausiai teks pasitenkinti tais mėginiais, kurie dabar yra Žemėje.

***

Dawn orbitos pokytis. Zondas Dawn, nuo 2015-ųjų kovo tyrinėjantis nykštukinę planetą Cererą, ruošiasi misijos pabaigai, kuri turėtų būti šių metų antroje pusėje, kai baigsis zondo kuras. Paskutinėje misijos stadijoje jis priskris ypatingai arti Cereros, taigi praeitą savaitę pradėjo koreguoti orbitą. Naujoji orbita, kurią zondas pasieks artimiausiomis dienomis, bus vos 50 kilometrų aukštyje virš nykštukinės planetos paviršiaus. Tai leis ne tik padaryti detaliausias Cereros nuotraukas, bet ir tyrinėti gama spindulių bei neutronų srautus, sklindančius jos paviršiniams sluoksniams sąveikaujant su Saulės spinduliuote ir vėju. Taip bus galima daug geriau suprasti, iš ko susideda Cereros viršutinis sluoksnis ir kaip skiriasi skirtingi jos regionai.

***

Heliosferos tyrimų misija. Viena iš Saulės sistemos ribų yra heliopauzė – zona, kurioje Saulės vėjas atsimuša į tarpžvaigždinę medžiagą. Saulės vėjo burbulo – heliosferos – spindulys yra apie 90 astronominių vienetų (AU; 1 AU yra vidutinis atstumas nuo Saulės iki Žemės). Ten vykstantys procesai yra labai svarbūs planetoms ir gyvybei, nes Saulės vėjas apsaugo mus nuo didžiosios dalies tarpžvaigždinės spinduliuotės, kuri galėtų sunaikinti ozono sluoksnį ir pražudyti gyvybę. NASA praeitą savaitę paskelbė, kad 2024 metais į kosmosą išskirs misija IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), skirta heliopauzės tyrimams. Iki heliopauzės ji neskris – tam prireiktų gerokai daugiau nei dešimtmečio; ji nuskris tik pusantro milijono kilometrų nuo Žemės, į Žemės-Saulės sistemos L1 tašką, kuriame esantys objektai gana lengvai gali suktis aplink Saulę tokiu pačiu periodu, kaip Žemė. Apie pusę milijardo dolerių kainuosianti misija turės dešimt instrumentų, kuriais matuos dalelių srautus, lekiančius pro ją. Nemažai šių dalelių atlekia iš Saulės, bet kai kurios yra tarpžvaigždinės, pralindusios pro heliopauzę ir netgi pagreitėjusios jau Saulės sistemos viduje. IMAP tikslas bus nustatyti šių dalelių savybes, judėjimo greitį ir galbūt net kilmę. Tai padės geriau suprasti Saulės vėjo ir tarpžvaigždinės medžiagos sąveiką ir prognozuoti tikėtinus spinduliuotės aplinkos pokyčius Saulės sistemoje, kintant Saulės aktyvumui.

***

Metalai egzoplanetos atmosferoje. Egzoplanetų šiuo metu aptikta jau daugiau nei trys tūkstančiai. Kai kurios iš jų – labai panašios į kitas, bet yra ir visiškų keistenybių. Pavyzdžiui, WASP-127b: penkis kartus mažesnės masės už Jupiterį, bet net 40% didesnio spindulio planeta-milžinė, kurios tankis yra mažiausias iš visų žinomų. Toks jos retumas paaiškinamas buvimu labai arti žvaigždės: planeta yra įkaitinta, todėl išsipūtusi. Dabar pirmą kartą išmatuotas jos atmosferos spektras, kuriame aiškiai aptikti natrio, ličio ir kalio egzistavimo požymiai. Tai pirmas atvejis, kai šie trys metalai aptinkami vienos egzoplanetos atmosferoje, ir pirmas atvejis, kai jų spektro linijos egzoplanetos atmosferoje yra plačios. Linijos išplinta dėl skirtingo slėgio atmosferos viršuje ir apačioje – didesnio slėgio sąlygomis šie metalai gali sugerti truputį didesnio bangos ilgių intervalo spinduliuotę. Šis atradimas reiškia, kad planetos atmosfera matoma gana giliai, t.y. joje nėra daug debesų (modeliavimas rodo, kad debesys dengia ne daugiau nei pusę planetos dangaus). Nustatyta kalio ir ličio gausa planetoje yra didesnė, nei Saulėje; tai atitinka gausą jos žvaigždėje. Tai savo ruožtu reiškia, kad žvaigždė yra praturtinta šiais lengvaisiais elementais – tą galėjo sukelti netoliese sprogusi supernova. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gyvybei tinkami egzomėnuliai. Saulės sistemoje yra aštuonios (galbūt devynios, bet devintosios egzistavimo įrodymai kol kas yra tik netiesioginiai) planetos ir daugiau nei pusantro šimto palydovų. Kai kurie iš jų yra pakankamai dideli, kad gali išlaikyti atmosferą, o būdami tinkamu atstumu nuo Saulės galėtų tikti ir į žemišką panašiai gyvybei egzistuoti. Kitose žvaigždžių sistemose situacija gali būti panaši; nors iki šiol nėra aptiktas nei vienas egzomėnulis, jų tikrai turėtų būti daug daugiau, nei planetų. Prie planetų-milžinių, esančių savo žvaigždžių gyvybinėse zonose, besisukantys mėnuliai patys gali būti tinkami gyvybei. Dabar pristatytas 121 planetos-milžinės, esančios savo žvaigždės gyvybinėje zonoje, katalogas. Katalogas sudarytas iš Keplerio teleskopo stebėjimų duomenų. Įvertinus stebėtų žvaigždžių skaičių ir tikėtiną aptinkamų planetinių sistemų skaičių, nustatyta, kad gyvybinėje zonoje planetos-milžinės turėtų egzistuoti prie maždaug 6,5% į Saulę panašių žvaigždžių, prie 11,5% kiek mažesnių oranžinių žvaigždžių ir prie 6% pačių mažiausių raudonųjų nykštukių. Palyginimui, vertinama, jog uolinių planetų gyvybinėje zonoje turėtų turėti 2-22% į Saulę panašių ir mažesnių už ją žvaigždžių. Taigi jei vidutiniškai kiekviena planeta-milžinė, esanti gyvybinėje zonoje, turi bent po vieną didelį uolinį palydovą, bendras tokių egzomėnulių skaičius turėtų būti panašus į uolinių planetų skaičių gyvybinėje zonoje. O jeigu uolinių palydovų yra daugiau nei po vieną (Saulės sistemoje būtent taip ir yra – Jupiteris turi keturis didelius palydovus, Saturnas – penkis), jie yra gerokai tikėtinesni uoliniai objektai žvaigždžių gyvybinėse zonose, nei planetos. Taigi ateityje gyvybei tinkamų vietų už Saulės sistemos ribų paieškos tikrai neturėtų apsiriboti uolinėmis planetomis; taip pat daug dėmesio reikėtų skirti ir egzomėnuliams. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Potvyninių suardymų detalės. Kartais prie galaktikų centruose esančių supermasyvių juodųjų skylių pernelyg arti priartėja žvaigždės. Tada jos yra suardomos į dujų srautą, o dujos, krisdamos ant juodosios skylės, ima švytėti. Žvaigždės sunaikinimas vadinamas potvyniniu suardymu; teoriniai skaičiavimai, daryti dar prieš tris dešimtmečius, bet gana gerai paaiškinantys daugumą stebėjimų, prognozuoja, kad praktiškai visi suardymai turėtų sukelti vienodai evoliucionuojančius švytėjimo epizodus. Bet realybėje yra kitaip – kai kurie potvyninio suardymo žybsniai skleidžia daugiau regimųjų ir ultravioletinių spindulių, kiti – daugiau rentgeno. Vienuose stebimos labai greitos medžiagos čiurkšlės, kituose – ne. Dabar pristatytas skaitmeninis modelis, kuriame įvertinami reliatyvistiniai medžiagos judėjimo prie pat juodosios skylės efektai, ir kuris paaiškina šiuos skirtumus. Pasirodo, visi potvyninio suardymo žybsniai tikrai evoliucionuoja beveik vienodai, tačiau jų išvaizda, matoma toli esančio stebėotojo, labai priklauso nuo kampo, kuriuo pasviręs susidarantis dujų diskas. Jei diskas atsisukęs ašimi į stebėtoją, jį pasiekia labai daug rentgeno spindulių, tuo tarpu kuo diskas labiau pasviręs, tuo didesnę pasiekiančios spinduliuotės dalį sudaro regimieji ir ultravioletiniai spinduliai. Artimiausiais metais nauji teleskopai ir stebėjimų misijos suteiks žymiai daugiau duomenų apie potvyninio suardymo įvykius, kurie leis patikrinti ir šią prognozę. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktika NGC 3256. ©ESA/Hubble, NASA
Galaktika NGC 3256. ©ESA/Hubble, NASA

Savaitės paveiksliukas – tiesiog neįprastai atrodanti galaktika. Jos išvaizda tokia yra todėl, kad galaktika dar nenusistovėjo po palyginus neseniai, prieš pusę milijardo metų, įvykusio susiliejimo. Šios galaktikos dydis prilygsta Paukščių Tako, taigi galime įsivaizduoti, kad kada nors panašiai į ją atrodys ir mūsų Galaktika, susijungusi su Andromeda.

***

Juodosios skylės atsiradimas. Pernai rugpjūtį aptiktas gravitacinių bangų signalas GW170817, kurio metu susijungė dvi neutroninės žvaigždės, suteikė daugybę galimybių patikrinti įvairius teorinius modelius. Vienas iš jų – tokio susijungimo rezultatas: ar neutroninės žvaigždės susijungia į masyvesnę neutroninę žvaigždę, ar virsta juodąja skyle? Teoriniai skaičiavimai rodo, kad maksimali neutroninės žvaigždės masė yra 3 Saulės masės; taigi susijungimo padarinio identifikavimas leistų patikslinti ir neutroninių žvaigždžių masės praradimą susiliejimo metu. Dabar pristatyti rezultatai, rodantys, kad susidūrimo vietoje beveik neabejotinai yra juodoji skylė. Neutroninė žvaigždė turėtų skleisti rentgeno spindulius, ir bent pirmuosius kelis mėnesius spinduliuotė turėtų nuolatos stiprėti. Palyginus Chandra teleskopo stebėjimų, darytų pernai rugpjūtį, rugsėjį, lapkritį ir gruodį duomenis, paaiškėjo, kad jokio spinduliuotės stiprėjimo nebuvo, taigi neutroninės žvaigždės egzistavimas yra menkai tikėtinas. Iš kitos pusės, šis modelis turi nemažai laisvų parametrų, taigi gali būti, kad neutroninė žvaigždė egzistuoja, tiesiog jos parametrai yra neįprasti ir dėl to nematome stiprios rentgeno spinduliuotės. Šią hipotezę bus galima atmesti per artimiausius porą metų, toliau reguliariai stebint įvykio vietą: neutroninė žvaigždė, nepriklausomai nuo netiksliai apibrėžtų parametrų, per tiek laiko į aplinką pripumpuos tiek energijos, kad nepastebėti šio pokyčio būtų neįmanoma. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kaip atrodė pernykštis dviejų neutroninių žvaigždžių susidūrimo ir iš jų pasklidusių gravitacinių bangų atradimas? Apie tai – 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.