Breakthrough Starshot projekto atstovai netrukus rinksis, kokias bures pritaisyti prie savo zondų, skrisiančių į Kentauro Proksimą. Gerokai toliau nuo mūsų, Galaktikos centre, astronomai rado įrodymų, kad į debesis panašūs objektai iš tikro yra labai išsipūtusios žvaigždės, taip sustiprindami šią hipotezę. Panašių dilemų sprendimų praėjusios savaitės naujienose yra ir daugiau, nuo žaibų Jupiteryje iki metalų nykštukinėse galaktikose. Ir kitokių naujienų taip pat rasite įvairiausių – kaip įprastai, po kirpsniuku. Gero skaitymo!
***
Breakthrough burių gamyba. Breakthrough Starshot projekto – zondo skrydžio į artimiausią mums žvaigždę Kentauro Proksimą – komanda praeitą savaitę paskelbė kvietimą siūlyti technologinius sprendimus, kaip būtų galima sukurti reikalingą šviesos burę. Šviesos burė – tai lengvas veidrodiškas audinys, kuris atspindėtų Saulės ar galingo lazerio šviesą ir taip būtų įgreitinamas. Prie burės prikabinus krovinį – zondą – pastarasis nulėktų kartu su bure. Iš principo technologijos veikimas yra pademonstruotas, tačiau skrydžiams Saulės sistemoje burės nenaudojamos, nes Saulės šviesos sukuriamas greitinimas yra labai menkas, o šviesti į zondus galingais lazeriais – neefektyvu ir neekonomiška. Breakthrough Starshot projekto techninės specifikacijos kelia didelį iššūkį: keleto gramų masės zondą reikės įgreitinti iki 20% šviesos greičio, t. y. 60 tūkstančių kilometrų per sekundę. Tam burė turės būti labai didelė, lengva ir tvirta. Tokiu greičiu skrendantis aparatas Kentauro Proksimą pasiektų per 20 metų. Per artimiausius penkerius metus ketinama investuoti 100 milijonų dolerių bandant lazerio ir burės sistemą, per kitus penkerius turėtų būti sukurtas veikiantis prototipas, o per dar dešimtį – galutiniai zondai, kurie bus siunčiami į kelionę. Jei šio plano pavyks laikytis, pirmąsias nuotraukas iš Kentauro Proksimos sistemos turėtume gauti po mažiau nei 50 metų.
***
Visiems kosminiams zondams ir erdvėlaiviams reikalinga elektros energija. Iš kur jos gauti? Kažkiek gali padėti Saulė, kažkiek – variklis, bet energijos generavimas kosmose yra problema. Plačiau apie tai – savaitės filmuke:
***
Saulės protuberantų virpesiai. Saulė kartais išspjauna medžiagos pliūpsnius. Jie prasideda nuo protuberantų – magnetinio lauko palaikomų plazmos gijų, kybančių Saulės atmosferoje. Šios gijos nuolatos virpa, o virpesių analizė gali padėti geriau suprasti ir kitus Saulėje vykstančius procesus. Dabar pristatyti beveik dviejų šimtų tokių virpesių stebėjimai. Nors jie atlikti dar 2014 metų pradžioje, duomenų analizė užtruko iki dabar. Paaiškėjo, kad maždaug pusė virpesių yra stiprūs – maksimalus medžiagos greitis juose siekia nuo 10 iki 100 kilometrų per sekundę; likusi pusė yra silpnesni. Apskritai virpesių skaičius yra didesnis, nei tikėtasi – maždaug po vieną per dieną regimojoje Saulės pusėje. Virpesiai dažniausiai yra plazmos gijos šokinėjimai tarp dviejų pozicijų, šuolių periodas yra apie valandą, o virpesio trukmė – apie pusantros valandos. Šios savybės leis nustatyti magnetinio lauko stiprį ir konfigūraciją. Tolesnių stebėjimų, atliekamų kitu Saulės aktyvumo ciklo metu, analizė padės išsiaiškinti ne tik magnetinio lauko struktūrą, bet ir jo kitimą laikui bėgant. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Heliosferos išsipūtimas. Heliosfera yra burbulas, kurį išpučia Saulės vėjas, nustumdamas tarpžvaigždinę terpę. Dažnai heliosferos kraštas įvardijamas kaip Saulės sistemos riba. Ilgą laiką buvo manoma, kad keičiantis Saulės vėjo stiprumui, turėtų kisti ir heliosferos dydis, tačiau tik dabar pristatyti tai įrodantys stebėjimų duomenys. Antroje 2014 metų pusėje Saulės vėjas reikšmingai sustiprėjo, bet jo efektams pasiekti heliosferos kraštą prireikė daugiau nei metų. 2016-ųjų pabaigoje aplink Žemę besisukantį heliosferos pakraščio – heliopauzės – tyrimams skirtą zondą IBEX pasiekė gerokai stipresnis energingų neutralių atomų srautas, nei įprastai. Šie atomai įgreitinami Saulės vėjui sąveikaujant su tarpžvaigždine terpe; jų srauto intensyvumas atspindi Saulės vėjo slėgį ties heliopauze. IBEX ir Voyager 2 zondo duomenų palyginimas leidžia susidaryti bendrą situacijos vaizdą: Saulės vėjas, pasiekęs heliopauzę, ją ėmė plėsti, bet kartu nuo jos atsimušęs paleido Saulės link energingų atomų srautą. Tyrimo autoriai prognozuoja, kad artimiausiais metais turėtų reikšmingai pasikeisti Žemę pasiekiančių gama spindulių, kosminių spindulių ir neutralių atomų srautai. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.
***
Jupiterio žaibų paslaptis. Dar 1979 metais patvirtinta, kad Jupiteryje žaibuoja, tačiau iki dabar visi žaibų išlydžiai buvo aptikti arba regimuosiuose spinduliuose, arba kilohercų dažnio radijo bangomis. Žemės žaibai skleidžia daug megahercinių radijo bangų, tad ilgą laiką astronomams ramybės nedavė klausimas, kodėl Jupiterio žaibai kitokie. Dabar, išnagrinėjus Juno zondo duomenis, paaiškėjo, kad Jupiterio žaibai irgi skleidžia megahercines ir gigahercines radijo bangas. Anksčiau šios bangos nebuvo aptiktos greičiausiai todėl, kad jos yra gana silpnos ir pasimeta bendroje planetos spinduliuotėje; Juno, priartėjusi labai arti Jupiterio, sugebėjo jas užfiksuoti. Taip pat Juno nustatė ir kitą žaibų savybę: priešingai nei Žemėje, Jupiteryje žaibų išlydžiai daugiausiai vyksta arti ašigalių, o ties pusiauju jų beveik nėra. Šį skirtumą galima paaiškinti nevienodu šilumos pasiskirstymu. Žemėje atmosfera šilčiausia arti pusiaujo, kylantis aukštyn oras ten leidžia formuotis tropinėms audroms. Tuo tarpu Jupiteryje ties pusiauju Saulės šviesa atmosferą iš viršaus sušildo maždaug tiek pat, kiek planetos gelmių šiluma – iš apačios, todėl ties pusiauju atmosfera tampa labai stabili. Ties ašigaliais gilesni atmosferos sluoksniai yra šiltesni, nei viršutiniai, todėl kyla aukštyn ir maišosi; taip kyla audros, o su jomis – ir žaibai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
Tuo tarpu NASA pratęsė Juno misijos finansavimą iki 2022 metų. Tai reiškia, kad misija galės vykti iki 2021-ųjų vidurio; vėliau dar maždaug metų reikės duomenų sutvarkymui ir užbaigimo darbams. Šiuo metu Juno skraido 53 parų trukmės orbitomis; į planuotas 14 parų trukmės orbitas pereiti nepavyko dėl vožtuvo gedimo. Misija turėjo baigtis šią vasarą; trejų metų pratęsimas leis įgyvendinti visus užsibrėžtus tikslus net ir skraidant tolimesne orbita.
***
Ta proga, kad Juno misija pratęsiama, galima vėl pasidžiaugti nuostabaus grožio Jupiterio vaizdais, kuriuos entuziastai sudėlioja iš Juno atsiųstų duomenų. Čia matome įvairias sudėtingas struktūras šiauriniame planetos pusrutulyje – sūkurius ir vingius, kurie dydžiu dažnai lenkia visą Žemę.
***
Gyvybinių elementų trūkumas. Visai žinomai gyvybei būtini šeši pagrindiniai cheminiai elementai – vandenilis, anglis, azotas, deguonis, fosforas ir siera. Žemėje ir bendrai Visatoje jų yra gausu, jais remiasi visos biocheminės reakcijos. Bet gali būti, kad bent vieno iš jų – fosforo – labai trūksta polediniuose vandenynuose Jupiterio ir Saturno palydovuose. Tokia išvada gauta, išnagrinėjus tikėtinus fosforo apykaitos procesus tokiomis sąlygomis. Po ledu, šaltame tamsiame vandenyne, pagrindinis energijos šaltinis turėtų būti hidroterminės versmės, o patys vandenynai greičiausiai šarminiai arba neutralūs. Tokioje aplinkoje fosforo sunaudojimas cheminėse reakcijose yra daug spartesnis, nei jo išlaisvinimas; Žemės vandenyno vandenį perkėlus į Europą ar Enceladą, fosforo jame neliktų per keletą milijonų metų. Taigi tikėtina, kad tokie vandenynai – ir Saulės sistemoje, ir už jos ribų – yra visiškai „nederlingi“ ir gyvybės rasti ten būtų sudėtinga. Net jei gyvybė juose ir egzistuoja, ji būtų susitelkusi vien prie fosforo šaltinių, tokių kaip hidroterminės versmės, ir nepaplistų plačiau. Panaši problema, beje, gali egzistuoti ir Veneros debesyse, tik ten ribotas kiekis yra ne fosforo, o kito cheminio elemento molibdeno, kuris nėra toks būtinas, bet visgi labai reikalingas žemiškai gyvybei. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Magnetizmo svarba žvaigždėdarai. Žvaigždžių formavimosi procesas – molekulinių dujų debesų traukimasis, fragmentacija ir išsisklaidymas – daugiausiai priklauso nuo gravitacijos ir nuo turbulentiško dujų judėjimo, taip pat nuo jaunų žvaigždžių spinduliuotės ir vėjų. Bet magnetiniai laukai irgi vaidina vaidmenį, o nauji Kūrinijos stulpų – Erelio ūke esančių tankių pailgų dujų telkinių – stebėjimai atskleidžia to vaidmens svarbą. Poliarizuotos šviesos stebėjimai leido nustatyti ne tik magnetinio lauko stiprumą, bet ir jo kryptį – laukas eina išilgai stulpų ir yra visiškai atsietas nuo išorinio. Lauko stiprumas – 170-320 mikrogausų (palyginimui Žemės magnetinis laukas yra apie pusę gauso) – didesnis už aplinkinių dujų, taigi greičiausiai sustiprėjo dujoms telkiantis į stebimas struktūras. Magnetinis slėgis yra pakankamai didelis, kad reikšmingai priešintųsi tolesniam kolapsui. Taigi greičiausiai stulpų didelį keleto milijonų metų amžių paaiškina magnetiniai efektai. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Debesys ar žvaigždės? Mūsų Galaktikos centre egzistuoja supermasyvi juodoji skylė Šaulio A* (Sgr A*). Aplink ją sukasi šimtai, o gal ir tūkstančiai žvaigždžių, taip pat įvairūs dujų debesys ir srautai. Kai kurie objektai, anksčiau laikyti dujų debesimis, greičiausiai yra labai išsipūtusios žvaigždės. Tokiai hipotezei tvirtesnį pagrindą suteikė praeitą savaitę pristatyti nauji detalūs Galaktikos centro stebėjimų rezultatai. Šie objektai, žymimi raide G ir atradimo eilės numeriu, žinomi jau nuo 2004 metų, kai atrastas G1. Apie G2 debesį buvo daug kalbama prieš maždaug 6-8 metus, kai nustatyta, jog jo orbita priartėja labai arti Šaulio A*. Visgi 2012 metais praskridęs arčiausią centrui orbitos tašką, G2 išliko nesubyrėjęs – jei tai būtų tik dujų debesis, potvyninės jėgos jį turėjo išardyti į skutelius. Dabar aptikti dar trys panašūs objektai – G3, G4 ir G5. Nei vienas jų kol kas nepriartėjo prie Sgr A* taip arti, kaip G2, tačiau jie yra gana nedideli ir juda gerokai kitaip nei likusios dujos, tarsi būtų nuo jų atsieti. Kitaip tariant, jie juda panašiai, kaip žvaigždės, tik yra gerokai didesni ir šviesesni. Galimas šių keistų savybių paaiškinimas – G objektai gali būti žvaigždžių susijungimo padariniai. Dviem žvaigždėms susijungus į vieną, gautasis darinys net iki milijono metų gali būti išsipūtęs ir šviesti gerokai ryškiau už įprastą žvaigždę. Žvaigždžių susijungimai yra labai retas reiškinys, tačiau supermasyvios juodosios skylės gravitacija gali paveikti dvinarių žvaigždžių orbitas taip, kad laikui bėgant jos priartėja vis labiau viena prie kitos ir galiausiai susiduria. Objektus G3, G4 ir G5 astronomai stebės ir toliau; per keletą dešimtmečių jie irgi turėtų priartėti taip arti Sgr A*, kad debesis juodosios skylės gravitacija suardytų. Tada ir paaiškės, ar jie turi tankesniu branduolius. Tyrimo rezultatai pristatyti JAV Astronomų sąjungos susitikime, plačiau susipažinti galima Keck teleskopo pranešime spaudai.
***
Kamuolinių spiečių amžius. Kamuoliniai spiečiai yra didžiuliai žvaigždžių telkiniai, kuriuose gali būti nuo kelių dešimčių tūkstančių iki daugiau nei milijono narių. Pirmieji spiečiai aptikti dar XVII amžiuje; dabar Paukščių Tako galaktikoje jų žinoma daugiau nei pusantro šimto, kitose – taip pat daugybė. Tai yra labai senos struktūros, jų amžiai Paukščių Take siekia 8-13 milijardų metų. Tačiau tikslus spiečiaus amžiaus nustatymas yra sudėtinga užduotis, nes tam reikia ne tik tiksliai išmatuoti jį sudarančių žvaigždžių savybes, bet ir palyginti jas su teoriškai apskaičiuotomis savybių priklausomybėmis nuo amžiaus. Būtent šie teoriniai skaičiavimai yra didelių paklaidų šaltinis, nes juos sukalibruoti – labai sudėtinga. Dabar pristatyti nauji skaičiavimai, įskaitantys dvinarių žvaigždžių evoliuciją ir savybes, ir pakoreguoti kamuolinių spiečių amžiaus įvertinimai, pagal kuriuos šie spiečiai yra gerokai jaunesni, nei manyta iki šiol. Naujasis metodas jau buvo naudojamas tyrinėjant jaunas žvaigždžių populiacijas, t. y. neseniai susiformavusias grupes ir spiečius. Pritaikius jį kamuoliniams spiečiams paaiškėjo, kad šie greičiausiai yra apie 2,5 karto jaunesni, nei rodė ankstesni modeliai – ne 10-11, bet 2-10 milijardų metų amžiaus, o dažniausiai pasitaikantis amžius yra 3-4 milijardai. Jei šis rezultatas pasirodys esąs teisingas, tai gerokai pakeis supratimą apie Paukščių Tako ir panašių galaktikų evoliuciją. Dabartiniai modeliai teigia, kad kamuoliniai spiečiai susiformavo iš pirmųjų į Galaktiką krentančių dujų, iš kurių formavosi ir dalis disko bei centrinio telkinio; vėliau sekė keleto milijardų metų ramybės periodas, po kurio žvaigždėdaros sparta išaugo, tačiau tokie masyvūs kamuoliniai spiečiai jau nesiformavo. Pakeitus kamuolinių spiečių amžius, toks paprastas paaiškinimas nebetiks ir reikės galvoti naują paaiškinimą, kodėl Galaktikos diske matomi seno ir naujo žvaigždėdaros epizodų požymiai, o spiečių populiacijoje – ne. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Nykštukinių galaktikų užteršimas. Nykštukinės galaktikos, gerokai mažesnės už Paukščių Taką, turi gerokai mažiau metalų – sunkesnių už helį cheminių elementų – nei mūsiškė. Visgi metalų ten yra, ir kyla klausimas, kaip jie atsirado. Egzistuoja dvi hipotezės: arba juos išmetė supernovomis sprogstančios normalios žvaigždės, arba susijungimų metu susprogstančios neutroninės žvaigždės. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad teisingesnė antroji hipotezė. Keleto nykštukinių galaktikų stebėjimai parodė, kad jose metalai, ypač sunkesni už geležį, atsirado po truputį – būtent taip, kaip prognozuoja neutroninių žvaigždžių susiliejimų modelis. Supernovų sprogimų modelis prognozuoja, kad metalai turėtų atsirasti labai anksti po Didžiojo sprogimo, per pirmus porą milijardų metų, bet tokia prognozė stebėjimų neatitinka. Taigi labai tikėtina, kad būtent neutroninės žvaigždės praturtina – arba užteršia, žiūrint kaip pažiūrėsi – nykštukines galaktikas metalais. Rezultatai pristatyti JAV Astronomų sąjungos susitikime.
***
Aktyvių branduolių įjungimas. Aktyvūs galaktikų branduoliai – medžiaga, krintanti į centrinę juodąją skylę ir skleidžianti labai daug spinduliuotės – dažnai susiformuoja per galaktikų susiliejimus. Kartais susiliejimo metu atsiranda dvigubas aktyvus branduolys, kai maitinamos abiejų besijungiančių galaktikų juodosios skylės, o kartais – tik viengubas, bet nutolęs nuo naujos galaktikos centro. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad branduolius žymiai efektyviau „įjungia“ netvarkingi susiliejimai. Pristatomame darbe nustatyta, kad kuo netvarkingiau atrodo galaktika iškart po susiliejimo, tuo daugiau šansų, kad joje bus du aktyvūs branduoliai, ir branduolių šviesis taip pat yra didesnis. Toks rezultatas nėra netikėtas – jį prognozavo skaitmeniniai modeliai, ir vien kokybiškai („ant pirštų“) vertinant atrodo aišku, jog jei galaktikos jungiasi kažkaip netvarkingai, tai labiau sujaukiamos ir dujos jose, o tai nulemia efektyvesnį dujų tekėjimą į galaktikos centrą ir spartesnį juodosios skylės maitinimą. Tačiau stebėjimais paremtas patvirtinimas yra svarbus; be to, jis patvirtina ir tai, kad galaktikų susiliejimo morfologija apskritai yra svarbus parametras susiliejimo evoliucijai nagrinėti, taigi negali būti ignoruojamas. Tyrimo rezultatai pristatyti JAV Astronomų sąjungos susitikime.
***
Štai ir visos žinios iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse