Kąsnelis Visatos CCCXXXVII: Deformacijos

Deformuotas ledas Europoje padeda vandeniui migruoti į paviršių. Encelado deformuotas Saturno magnetinis laukas sukuria plazmos bangas. Šviesos kreivių deformacijos padės Webbui nustatyti egzoplanetų savybes. Deformacijos yra labai naudingos (astro)fizikoje, nes jos reiškia pokyčius, o pokyčiai - gausesnius duomenis, leidžiančius nuodugniau tyrinėti sistemą. Apie deformacijas ir ne tik - dešimtyje naujienų po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***
Milžiniškas radijo teleskopas. Pietų Afrikos Respublikoje praeitą savaitę oficialiai atidarytas MeerKAT - 64-ių antenų radijo teleskopas, jau leidęs naujai pažvelgti į mūsų Galaktikos centrą Radijo teleskopai dažnai yra daugelio pavienių antenų masyvai - taip jos sujungiamos į vieną sistemą, o jos skiriamoji geba yra tokia, tarsi tai būtų vienas teleskopas, dydžiu prilygstantis atstumui tarp antenų.  MeerKAT yra būtent toks masyvas. Jis jau padarė detaliausią Galaktikos centro nuotrauką, kurioje naujai atsiskleidžia įvairiausios struktūros aplink juodąją skylę. MeerKAT yra sujungtas su regimųjų spindulių teleskopu MeerLITCH; tai leis vienu metu įdomius astronominius įvykius stebėti ir radijo, ir regimųjų spindulių diapazone. MeerKAT yra tik nedidelė tarptautinio SKA (Square Kilometre Array) projekto dalis - šis masyvas, susidedantis iš 3000 antenų, užims kvadratinio kilometro plotą Pietų Afrikoje ir Australijoje. Jis turėtų būti užbaigtas iki 2030 metų ir tada taps galingiausiu pasaulio teleskopu.
***
Įgulos kapsulės vėluos. 2011 metais pasibaigus Šatlų programai, JAV neteko galimybės siųsti astronautus į kosmosą savais erdvėlaiviais. Šiuo metu kelionėms į Tarptautinę kosminę stotį JAV perka vietas Rusijos Sojuz kapsulėse. NASA Komercinių įgulų programos tikslas yra atkurti JAV galimybę skraidinti žmones, pasitelkiant į pagalbą komercines kompanijas. Dar 2014 metais dvi kompanijos - Boeing ir SpaceX - gavo finansavimą kurti įgulą galinčius gabenti modulius, o parengti juos naudojimui turėjo iki 2019 metų lapkričio. Bet neseniai atliktas nepriklausomas auditas parodė, kad greičiausiai darbų užbaigti nepavyks iki 2020 metų rugpjūčio, taigi net devynis mėnesius JAV gali apskritai neturėti įgulos Tarptautinėje kosminėje stotyje Nusipirkti daugiau vietų Sojuzuose gali būti neįmanoma, nes šis procesas - kapsulės pagaminimas, skrydžių suderinimas - užtrunka iki trejų metų. Pagrindinė vėlavimų priežastis - sudėtingas įvairių sudedamųjų dalių sertifikavimo procesas, kuris abiem kompanijoms gali užtrukti 10-11 mėnesių ilgiau, nei buvo planuota.
***
Praeitą savaitę, pasitelkus keletą nesusijusių teleskopų, aptiktas gana retas objektas - dvinaris asteroidas. Plačiau apie tai žiūrėkite NASA JPL prezentacijoje:

***
Vaiduokliškos kopos Marse. Prieš porą metų Žemėje aptiktos kopos-vaiduoklės - įdubos uolienoje, susiformavusios kai senovėje egzistavvusią kopą apgaubė nuosėdinės uolienos ir sustingo; vėliau vėjai išpūtė smėlį, o uolienos liko. Dabar tokios įdubos aptiktos ir Marse. Noctis Labyrinthus ir Hellas baseinuose aptikta keli šimtai kopų-vaiduoklių. Abu regionai buvo užlieti prieš maždaug du milijardus metų: Noctis Labyrinthus greičiausiai buvo užpiltas lavos, o Hellas baseinas - vandens ir nuosėdinių uolienų. Šis atradimas parodo, kad ir tuo metu Marse pūtė stiprūs vėjai, formuojantys paviršiaus struktūras, tačiau senoviniai vėjai buvo gerokai skirtingi nuo šiandieninių. Įdubų pakraščiuose gali būti išlikę senovinių kopų smiltainio pėdsakų, kurie gali duoti daug žinių apie senovinio Marso paviršiaus savybes ir tinkamumą gyvybei. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research: Planets.
***
Europos vandenyno judėjimas. Jupiterio palydovas Europa turi didžiulį popaviršinį vandenyną. Jį dengia storas ledo sluoksnis, tačiau vandenyno medžiagos paviršių vis tiek gali pasiekti, dėl nuolatinių Europos potvyninių sąveikų su Jupiteriu. Šis procesas demonstruojamas praeitą savaitę publikuotuose skaitmeniniuose modeliuose. Juose apskaičiuota, kaip bėgant maždaug milijonui metų maišosi medžiaga Europos ledynuose. Tiesiai virš skysto vandens esantis minkštesnis ledas lengvai prisigeria vandens burbuliukų. Jie po truputį kyla aukštyn, ledui deformuojantis dėl paviršiuje nuolat atsirandančių įtrūkimų. Tačiau pasiekti Europos paviršių vandeniui gali prireikti ir milijono metų. Taigi vanduo, aptinkamas besiveržiantis iš Europos, greičiausiai yra ne šiandieninio, o tolimos praeities vandenyno pėdsakas. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.
***
Elektros grandinė Saturne. Plazmos bangos Saturno sistemoje juda magnetinio lauko linijomis, kurios jungia Saturną ir Enceladą kaip elektros grandinė. Toks atradimas padarytas išanalizavus Cassini zondo duomenis. Enceladas, judėdamas Saturno magnetiniame lauke, veikia kaip generatorius, o jo kuriama energija elektringų dalelių terpėje aplink planetą - plazmoje - perduodama bangomis. Cassini nustatė, kad Saturnas reaguoja į bangas atsakančiais signalais. Bangų dažnis yra nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų hercų - toks pat, kaip žmonėms girdimų akustinių bangų. Taigi jas galima lengvai paversti į žmonėms girdimą garso takelį. Kartu nustatyta, jog panaši sąveika vyksta ir tarp Saturno bei jo žiedų. Šie rezultatai dar kartą patvirtina, kad Saturno sistema yra viena bene sudėtingiausia ir labiausiai tarpusavyje susijusi Saulės sistemos dalis. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose Geophysical Research Letters.
***
Egzoplanetų stebėjimai Webbu. Nors James Webb kosminio teleskopo paleidimas vėl atidėtas, šįkart iki 2021 metų, jo mokslinių tyrimų komandos toliau rengia ir detalizuoja planus, kaip nuo pat observatorijos paleidimo išgauti kuo daugiau mokslinės naudos. Vienas iš observatorijos tikslų yra egzoplanetų charakterizavimas. Webbas tam yra labai naudingas, nes jis dangų stebės infraraudonųjų spindulių diapazone, kuriame planetos ir žvaigždės šviesių santykis yra didžiausias. Pradžioje tyrimai bus atliekami stebint masyvias karštas dujines egzoplanetas. Numatomi trys pagrindiniai stebėjimų tipai.  Pirmasis yra planetų atmosferų sudėties nustatymas stebint jų tranzitus. Tranzito metu dalis žvaigždės spinduliuotės praeina pro planetos atmosferą, todėl joje atsiranda labai silpnos sugerties linijos, atitinkančios atmosferą sudarančių cheminių elementų ir junginių kvantinius šuolius. Antrasis tyrimas - potvyniškai prirakintų, t. y. į savo žvaigždę visą laiką vieną pusę atsukusių, planetų stebėjimai. Stebint nedidelius sistemos šviesio ir spektro pokyčius galima nustatyti, kokia yra planetos nakties ir dienos pusės temperatūra, kaip nuo geografinės ilgumos priklauso atmosferos cheminė sudėtis ir debesuotumas. Trečiasis tyrimas - planetų užtemimai, kurių metu nežymiai sumažėjusi sistemos spinduliuotė leidžia apskaičiuoti, kiek šviesos sklinda vien iš planetos. Visi šie tyrimai ateityje turėtų būti panaudojami ir žemės tipo egzoplanetų, ypač esančių prie blausių žvaigždžių raudonųjų nykštukių, tyrimams, bet pirma reikės patikrinti, ar Webbas tikrai duoda gerus rezultatus.
***
Žvaigždžių spiečius RCW 38, nufotografuotas nauju Labai didelio teleskopo prietaisu HAWK-I. ©ESO/K. Muzic
Žvaigždžių spiečius RCW 38, nufotografuotas nauju Labai didelio teleskopo prietaisu HAWK-I. ©ESO/K. Muzic
Žvaigždžių spiečiai yra daugybės žvaigždžių telkiniai, dažnai surišti gravitaciškai. Jų stebėjimas leidžia geriau suprasti žvaigždžių evoliuciją, bet kyla problema atskiriant pavienes žvaigždes tokioje tankybėje. Savaitės paveiksliukas - jauno spiečiaus RCW 38 nuotrauka, ryškesnė nei bet kuri ankstesnė. Ji padaryta tikrinant naują prietaisą HAWK-I ir jo adaptyviosios optikos sistemą GRAAL. HAWK-I yra jautrus infraraudoniesiems spinduliams, todėl gali pažvelgti pro didžiąją dalį žvaigždes supančių dulkių. Adaptyvioji optika leidžia reikšmingai sumažinti atmosferos virpesių keliamus trikdžius.
***
Šviesiausių galaktikų kilmė. Susiliejimų metu galaktikose įsižiebia naujų žvaigždžių formavimosi regionai bei aktyvūs branduoliai. Tokios galaktikos yra vienos šviesiausių visoje Visatoje. Bet, nepaisant daugybės metų bandymų, kol kas nėra iki galo aišku, kaip santykinai pasiskirsto žvaigždėdaros ir aktyvių branduolių įtaka skirtingais susiliejimo momentais. Dabar pristatytas ypatingai detalus šios įtakos apskaičiavimas, paremtas galaktikų spektrų modeliavimu. Žvaigždėdaros regionai ir aktyvūs branduoliai skleidžia šiek tiek skirtingo spektro spinduliuotę; žinodami kiekvieno komponento spektrą (o tai įprastai yra pagrindinė panašių tyrimų problema), galime visą galaktikos spinduliuotę išskaidyti į dvi dalis ir nustatyti, kuri iš jų skleidžia kokią spinduliuotės dalį. Siekdami geriau suprasti, kaip galaktikos spektras priklauso nuo žvaigždėdaros ir aktyvaus branduolio akrecijos spartos, mokslininkai išnagrinėjo ir sumodeliuotų galaktikų spektrus. Gauti rezultatai gerai atitinka ankstesnį supratimą - besijungiančiose galaktikose aktyvaus branduolio šviesis sudaro nuo 0 iki 91% viso šviesio, bet kuo galaktikos bendras šviesis didesnis, tuo reikšmingesnė ir aktyvaus branduolio dalis jame. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Tolima kvazaro čiurkšlė. Kvazarai yra labai sparčiai medžiagą ryjančios centrinės galaktikų juodosios skylės. Krentanti medžiaga spinduliuoja taip ryškiai, kad kvazarus galima matyti vos ne iki pat regimosios Visatos pakraščio, tai yra iš pačių seniausių Visatos laikų. Dabar atrastas kvazaras, kurį matome tokį, koks jis buvo Visatai esant vos 980 milijonų metų amžiaus - visiškoje jaunystėje, palyginus su šiandieniniais 13,8 milijardo. Tai ne pirmasis taip toli atrastas kvazaras, bet šis tarp tokių yra pirmasis, kuriame aptikta radijo bangas skleidžianti čiurkšlė. Čiurkšlės susiformuoja dėl magnetinio lauko, susisukančio diske aplink juodąją skylę; jose medžiaga gali būti įgreitinta beveik iki šviesos greičio. Sąveikaudamos su galaktikos magnetiniu lauku, čiurkšlės dalelės skleidžia radijo bangas, o apskritai čiurkšlė gali reikšmingai paveikti dujas visoje galaktikoje ir jos aplinkoje. Šis atradimas - puiki galimybė ištirti, kaip juodųjų skylių poveikis galaktikoms pasireiškė Visatos jaunystėje. Be to, radijo spektro stebėjimai padės nustatyti, kaip kito neutralaus vandenilio dujų savybės nuo kvazaro stebėjimo laikų iki dabar, mat neutralus vandenilis sugeria 21 centimetro bangos ilgio radijo spinduliuotę. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Hablo parametro neatitikimai. Pastarąjį pusmetį vis netyla kalbos apie Hablo parametro, nusakančio Visatos plėtimosi spartą, įvertinimo neatitikimus, kylančius matuojant jį remiantis artimos ir tolimos Visatos stebėjimais. Dabar pristatyti dar geriau patikslinti artimos Visatos stebėjimų duomenys, kurie neatitikimą padaro tik dar stipresnį. Šie duomenys remiasi kintančiosiomis žvaigždėmis Cefeidėmis, kurių kitimo periodas labai glaudžiai susijęs su jų ryškiu. Žinodami atstumą iki žvaigždės ir išmatavę regimąjį jos ryškį, galime apskaičiuoti ir absoliutinį ryškį ir taip sukalibruoti sąryšį. Naudodamiesi Gaia kosminio teleskopo duomenimis, mokslininkai gerokai patikslino Cefeidžių atstumų nustatymus ir taip sumažino šio sąryšio skaičiavimo paklaidą. Patikslintas sąryšis atitinka ankstesnįjį, taigi ir Hablo parametro vertė, apskaičiuota anksčiau, lieka praktiškai nepakitusi - maždaug 73,5 km/s/Mpc. Tai reiškia, kad vieno megaparseko (milijono parsekų) atstumu esanti galaktika nuo mūsų tolsta 73,5 km/s greičiu. Tuo tarpu Planko teleskopo, stebėjusio kosminę foninę mikrobangę spinduliuotę, duomenų duodamas rezultatas yra apie 67 km/s/Mpc. Toks didelis skirtumas dabar jau praktiškai neabejotinai yra ne statistinės paklaidos rezultatas, mat bendrą abiejų rezultatų paklaidą viršija beveik keturis kartus. Kaip paaiškinti šį neatitikimą, kol kas neaišku. Gali būti, kad tai yra sudėtingesnių procesų, nei aprašomi standartiniame kosmologijos modelyje - tamsiosios energijos ir materijos poveikio Visatos erdvėlaikiui - pasekmė. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Gravitacinių bangų kosmologija. Problemos, kylančios dėl Hablo parametro verčių, apskaičiuotų skirtingais būdais, neatitikimo prognozėms, duoda daug paskatų sugalvoti naujų būdų, kaip šią vertę nustatyti. Dabar pristatytas vienas toks būdas, paremtas gravitacinėmis bangomis, sklindančiomis iš besijungiančios neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės poros. Tokios sistemos prieš pat susijungimą skleidžiamų gravitacinių bangų signalas, gaunamas Žemėje, priklauso nuo greičio, kuriuo sistema tolsta nuo mūsų. Tuo tarpu signalo stiprumas priklauso nuo atstumo iki sistemos. Tiksliai išmatavę signalo formą ir stiprumą, galime susieti sistemos judėjimo greitį su atstumu, o šių dviejų dydžių ir reikia, kad apskaičiuotume Hablo parametrą. Santykinai nedideliais kosminiais atstumais Hablo parametro vertė yra tiesiog greičio ir atstumo santykis, didesniais atsiranda pataisos dėl Visatos plėtimosi spartos kitimo. Gravitacinių bangų duomenys galėtų būti nepriklausomas būdas įvertinti Hablo parametrą, papildysiantis kosminės foninės spinduliuotės, supernovų sprogimų ir kitų šaltinių rezultatus. Tai galbūt padės išspręsti konfliktą tarp Hablo parametro įvertinimų neatitikimų, o galbūt tik jį sustiprins. Pagrindinė pritaikymo problema - juodųjų skylių ir neutroninių žvaigždžių dvinarės sistemos yra labai retos, o kitokias panaudoti tokiam tyrimui labai sudėtinga: dviejų juodųjų skylių poros signalo forma praktiškai nepriklauso nuo judėjimo greičio, o dviejų neutroninių žvaigždžių gravitacinės bangos yra gerokai mažiau aiškios ir blausesnės, todėl nustatyti tikslią formą labai sudėtinga. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Štai tiek naujienų iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse

One comment

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *