Kąsnelis Visatos CCCXL: Charakterizavimas

Egzoplanetų aptikimas – jau kasdienybė. Šiuo metu patvirtintų egzoplanetų žinome apie keturis tūkstančius, kasdien jų atrandama vis daugiau. Sekantis žingsnis – detalūs jų tyrimai ir charakterizavimas. Tam pasitarnaus įvairūs tyrimai, apie kuriuos paskelbta praeitą savaitę – ten ir planetų atspindžio spektrai, ir gyvybingumo apibrėžimų praplėtimas, ir Saulės aktyvumo istorija... Tarp kitų naujienų – komerciniai erdvėlaiviai ir žvaigždžių sprogimai, Marso kolonizavimas ir radioaktyvus aliuminis. Gero skaitymo!

***

Komercinių erdvėlaivių įgulos. Praeitą savaitę NASA įvardijo devynis astronautus, kurie taps pirmųjų Boeing ir SpaceX kuriamų erdvėlaivių įgulų nariais. Aštuoni iš jų jau yra astronautai, dar vienas anksčiau juo buvo, o dabar dirba Boeing padalinio vadovu. Pirmieji skrydžiai numatyti sekančiais metais, o bandomieji skrydžiai be įgulų – šių metų pabaigoje arba ateinančių pradžioje. Tai bus pirmieji žmonių kosminiai skrydžiai iš JAV teritorijos nuo 2012 metų, kai buvo užbaigta Šatlų programa. Kiekvienam skrydžiui numatyta dviejų žmonių komanda, tik Boeing atstovas skris kaip trečias pirmojo Starliner skrydžio narys. Abi kompanijos kitąmet planuoja įvykdyti po du skrydžius su įgula – pirmuosius pirmoje metų pusėje, antruosius antroje.

***

Audringa Saulės jaunystė. Visos žvaigždės jaunystėje yra aktyvesnės, nei vėlesniais laikais. Tai turėtų galioti ir mūsų Saulei, bet kol kas vienareikšmiškų jaunystės aktyvumo požymių nebuvo aptikta. Tą padaryti sudėtinga, nes Žemė ir kitos planetos susiformavo praėjus kelioms dešimtims milijonų metų po Saulės susiformavimo, taigi Žemės uolienose pačių ankstyviausių Saulės sistemos pėdsakų nerasime. Bet dabar, nagrinėdami meteorituose randamus mėlynus kristalus, mokslininkai aptiko įrodymų, jog Saulė tik susiformavusi buvo daugybę kartų aktyvesnė, nei dabar. Kristalai, vadinami hibonitais, yra viena rūšis kalciu-aliuminiu-praturtintų inkliuzų (CAI), aptinkamų labai senuose meteorituose, kurie greičiausiai išlikę nepakitę nuo Saulės sistemos susiformavimo prieš 4,5 milijardo metų. Lazerio spinduliais išgarinus keletą meteoritinių hibonitų ir nustačius jų sandarą masės spektrometru, paaiškėjo, kad juose yra helio bei neono atomų. Šie atomai beveik neabejotinai susiformavo, kai Saulės išmetamos energingos dalelės – protonai – pataikė į kalcio ir aliuminio atomus ir juos suskaldė. Helis ir neonas yra inertinės dujos, todėl nesąveikavo su kitomis dalelėmis ir liko įkalintos mineraluose. Inertinių dujų kiekis ir apskritai jų egzistavimas rodo, kad Saulė buvo labai aktyvi – hibonitai būtų išgaravę arti Saulės, vadinasi energingos dalelės juos pasiekė dideliu atstumu, ne pačioje vidinėje protoplanetinio disko dalyje. Vėlesnių laikų CAI inertinių dujų nebeturi, taigi stipraus aktyvumo periodas Saulėje truko neilgai, vos kelias dešimtis milijonų metų. Šis rezultatas vienareikšmiškai įrodo jaunos Saulės aktyvumą, o ateityje padės geriau suprasti Saulės ir kitų sistemų planetų formavimosi procesą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Gyvenamoji erdvė Marse. 2005 metais NASA paskelbė „šimtmečio iššūkius“ – grupę užduočių, kurias reikėtų išspręsti siekiant kosmoso tyrimų proveržių. 2014 metais pradėtas vieno iš šių iššūkių konkursas, skirtas gyvenamųjų pastatų Marse kūrimui ir gaminimui. Praeitą savaitę penkios komandos išsidalino 100 tūkstančių JAV dolerių vertės prizus už pastatų dizaino sprendimus. Šie sprendimai – tai galimų Marso pastatų modeliai, kuriuos būtų galima atspausdinti 3D spausdintuvais. Iš viso konkurse dalyvavo 18 komandų. Laimėtojai dabar turės pademonstruoti, kad jų kūrinius tikrai galima atspausdinti, o galiausiai pagaminti tris kartus už tikrą mažesnius pilnai funkcionuojančius maketus – laimėtojai pasidalins 20 milijonų dolerių prizą. Vienas ar keli iš šių projektų ateityje bus pritaikyti pirmosioms Marso kolonijoms. Turint omeny, kad Marso teraformavimas yra praktiškai neįmanoma užduotis – praeitą savaitę paskelbtame tyrime teigiama, kad Raudonojoje planetoje yra per mažai anglies dvideginio, kad būtų galima sukurti tinkamą žmonėms atmosferą – uždaros gyvenvietės yra praktiškai vienintelė galimybė žmonėms ten gyventi.

***

Smalsiuko gimtadienis. Šaltinis: Iron Marines team
Smalsiuko gimtadienis. Šaltinis: Iron Marines team

Šiandien sukanka šešeri Žemės metai nuo dienos, kai Smalsiukas nusileido Marse. Pirmąjį gimtadienį jis paminėjo „padainuodamas“ sau „Happy Birthday“, o vėliau atšvęsdavo tyliai. Gal kada ateityje tai pasikeis – ką gali žinoti, galbūt Elono Musko planai kuo greičiau nuskristi į Marsą yra susiję su noru pasveikinti šį marsaeigį :)

***

Planetų atspindžio spektrai. Egzoplanetų spinduliuotė, kaip ir Saulės sistemos planetų, didžiąja dalimi kyla ne iš jų vidaus, bet yra atspindėta žvaigždės šviesa. Priklausomai nuo planetos atmosferos ir paviršiaus savybių, atspindžio spektras yra nevienodas. Suprasdami šias priklausomybes, planetų spektrus galėtume panaudoti jų paviršių ir atmosferų tyrimams. Geriausia tą daryti infraraudonųjų spindulių ruože, kur planetos ir žvaigždės spinduliuotės intensyvumo santykis yra gerokai didesnis, nei regimuosiuose spinduliuose. Dabar pristatytas 19 Saulės sistemos kūnų atspindžio spektrų katalogas turėtų padėti interpretuoti egzoplanetų duomenis. Kataloge sudėta informacija apie visas aštuonias planetas, Cererą, Plutoną bei devynis palydovus. Kūnų paviršių įvairovė – didžiulė: tai ir uoliniai, ir lediniai ir dujiniai objektai. O jų spektrai, pasirodo, skiriasi labai smarkiai ir juos galima atskirti turint vien fotometrinius duomenis, t. y. atspindžio šviesius trijose infraraudonųjų spindulių juostose. Dujiniai kūnai atspindi daug daugiau trumpų infraraudonųjų spindulių, nei kiti, o uoliniai – gerokai mažiau ilgų spindulių, nei kiti. Ateityje, išmatavus egzoplanetos ryškį šiose trijose juostose, arba turint jos spektrą, bus galima greitai nustatyti, koks yra jos tikėtiniausias paviršius ir tada nuspręsti, ar ji verta detalesnių tyrimų. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Gyvybė betektonėse planetose. Žemėje gyvybės egzistavimui būtinas anglies dvideginis – jo negali būti per daug, tačiau taip pat blogai ir per mažas jo kiekis. Pagrindinis gamtinis procesas, papildantis atmosferą šiomis dujomis, yra vulkanizmas, kuris Žemėje vyksta dėl tektoninių plokščių judėjimo. Todėl įprastai manoma, kad tektoninės plokštės yra būtina sąlyga gyvybei planetoje egzistuoti. Visgi praeitą savaitę paskelbtame tyrime teigiama priešingai. Jei Žemės dydžio planetos gelmėse yra pakankamai radioaktyvių elementų, kurie gali jos paviršių šildyti 100-250 teravatų galia (palyginimui šiuo metu Žemės paviršius iš gelmių šildomas 47 teravatų galia), anglies dvideginis gali veržtis į paviršių ir be tektoninių plokščių. Ugnikalniai bei geizeriai, išmetantys anglies dvideginį, papildytų atmosferą ir palaikytų gyvybei tinkamas sąlygas net iki 5 milijardų metų. Tiesa, svarbu, kad planetos jaunystėje anglies dvideginio jos atmosferoje būtų nuo 1 iki 100% dabartinio kiekio Žemėje. Jei anglies dvideginio būtų mažiau, planetą aptrauktų ledynai, o jei daugiau, dvideginis imtų kauptis atmosferoje be atvangos ir planeta taptų per karšta. Šie rezulatai turėtų padėti charakterizuoti egzoplanetas ir pasirinkti tinkamas planetas detalesniems stebėjimams. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Gyvybinės zonos apibrėžimas. Kalbant apie egzoplanetas, dažnai daug dėmesio skiriama gyvybinei zonai – regionui aplink žvaigždę, kuriame esančių planetų paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo. Bet įprastai naudojamas gyvybinės zonos apibrėžimas yra paremtas Žemės sąlygomis – atmosferos sudėtimi, vulkanizmu ir taip toliau. Realybė gali būti daug įvairesnė – naujoje apžvalgoje siekiama įvertinti tuos kitus procesus ir praplėsti gyvybinės zonos apibrėžimą. Pavyzdžiui, ugnikalnių išmetamos vandenilio molekulės ir metano dujos taip pat šildo planetą, o su paviršiumi sąveikauja kitaip, nei anglies dvideginis. Be to, svarbus ir laikas – jaunose planetose temperatūros balansas gali būti kitoks, nei senose, dėl atmosferos pabėgimo į kosmosą ir žvaigždės spektro pokyčių. Įvertinus tokius aspektus, galima būtų aiškiau surikiuoti planetas pagal tikėtiną tinkamumą gyvybei. Tada būtų aiškiau ir kur ieškoti gyvybės pėdsakų, ir kaip nustatyti, ar Žemėje vykstantys procesai yra tipiški kitoms uolinėms planetoms. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Stipriai magnetinė planeta. Pirmą kartą egzoplaneta aptikta naudojant radijo teleskopą. Įprastai planetų radijo spinduliuotė yra pernelyg silpna, kad ją pavyktų atskirti nuo žvaigždės spinduliuotės, bet šiuo atveju padėjo du aspektai. Pirmasis – aptiktasis objektas yra vienišas, t. y. nesisuka aplink žvaigždę, o tiesiog juda kartu su keliais kitais objektais žvaigždžių grupėje. Antrasis – objekto magnetinis laukas yra labai stiprus, o tai sukelia stiprią radijo spinduliuotę, kurią skleidžia magnetosferoje pagauti elektronai. Objektas kodiniu numeriu SIMP J01365663+0933473 yra 12,7 karto masyvesnis už Jupiterį – ši masė labai artima masei, reikalingai, kad objekte prasidėtų deuterio sintezės reakcijos, tipiškai atskiriančios planetas nuo rudųjų nykštukių, bet jos neviršija. Taigi objektą galima vadinti planeta. Jos magnetinio lauko stiprumas siekia apie 4 kilogausus, maždaug 500 kartų daugiau, nei Jupiterio (apie 7-8 gausus). Tuo pačiu tyrimu buvo nagrinėti dar keturi jauni blausūs objektai, priklausantys tai pačiai grupei. Visi jie yra rudosios nykštukės, o visi penki objektai turi stiprų magnetinį lauką ir sparčiai sukasi aplink savo ašį. Šie rezultatai įrodo, kad sukimasis yra svarbus magnetinio lauko stiprumą nulemiantis aspektas. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Supplement.

***

Radioaktyvus aliuminis kosmose. Vienas aliuminio izotopas, branduolyje turintis 13 protonų ir 13 neutronų, yra radioaktyvus, maždaug per 720 tūkstančių metų skylantis į magnį. Skilimo metu jis išspinduliuoja 1,8 megaelektronvoltų energijos gama spindulį. Tokio ilgio spinduliuotės linija prieš kelis dešimtmečius aptikta kosmose, bet kol kas nebuvo aptiktas nei vienas radioaktyvaus aliuminio telkinys. Praeitą savaitę paskelbta apie tokį atradimą – žvaigždės Laputės CK (CK Vulpeculae) aplinkoje rasta radioaktyvaus aliuminio fluorido molekulių. Laputės CK, manoma, yra reto reiškinio – dviejų žvaigždžių susijungimo – padarinys. Prieš keturis šimtmečius toje vietoje buvo stebima nova – žvaigždės žybsnis, pavertęs ją matoma plika akimi. Panašu, kad žvaigždžių susiliejimas atvėrė vidinius vienos iš žvaigždžių sluoksnius, nes tik tokiu būdu aliuminis galėjo patekti į aplinką. Pagal aptiktą aliuminio kiekį mokslininkai įvertino, kad viena iš besijungiančių žvaigždžių greičiausiai buvo maždaug Saulės masės raudonoji milžinė. Taip pat, įvertinę tikėtiną tokių susiliejimų dažnumą, jie nustatė, kad šis procesas negali pagaminti viso Galaktikoje turinčio egzistuoti radioaktyvaus aliuminio. Visgi šis atradimas gali būti pirmas žingsnis, leisiantis ateityje lengviau aptikti kitus radioaktyvaus aliuminio šaltinius. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Niekaip nemirštanti žvaigždė. Laivo Kilio Eta (Eta Carinae) yra šviesiausia žvaigždė mūsų Galaktikoje. Prieš pusantro šimto metų ji sužibo ypatingai ryškiai, beveik kaip supernova, tačiau tai nebuvo jos mirtis. Dabar žybsnio šviesos aido stebėjimai leidžia nustatyti sprogimo priežastį ir eigą. Šviesos aidas – tai spinduliuotės atsispindėjimas nuo aplinkinių debesų, leidžiantis nustatyti, kaip evoliucionavo Etos žybsnis. Paaiškėjo, kad prieš žybsnį medžiaga iš žvaigždės lėkė 150 km/s greičiu, vėliau pagreitėjo iki 600 km/s, o paties žybsnio metu buvo įgreitinta iki 10 tūkstančių km/s. Pastarasis greitis yra tipinis supernovų sprogimo išmestai medžiagai, tačiau ši fazė truko ilgiau, nei supernovose. Tokius stebėjimų duomenis tyrimo autoriai aiškina trinarės žvaigždės evoliucijos scenarijumi. Jų teigimu, Laivo Kilio Eta kadaise buvo trinarė žvaigždė, kurios dvi masyvesnės komponentės sukosi labai arti viena kitos, o trečia – toliau. Kai viena komponentė gyvenimo pabaigoje tapo milžine, ji ėmė perduoti daug medžiagos artimai kompanionei. Taip pasikeitė masės balansas sistemoje, ir medžiagą atiduodanti narė numigravo tolyn, o trečioji narė priartėjo prie sistemos centro. Galiausiai trečioji narė išvis susijungė su antrąja – tai sukėlė didžiulį sprogimą žvaigždėje ir numetė jos išorinius sluoksnius, bet žvaigždės branduolys išliko ir evoliucionuoja toliau. Panašus scenarijus galėtų paaiškinti ir daugiau neįprastų žvaigždžių žybsnių bei sprogimų, bet jam patikrinti reikėtų detalių daugianarių žvaigždžių skaitmeninių modelių. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Keplerio supernovos liekana. 1604 metais naktiniame danguje sužibo nauja žvaigždė – supernova, pavadinta astronomo Keplerio vardu. Šiais laikais jau žinome, kad tai buvo žvaigždės mirtis; taip pat žinome, kad sprogusi žvaigždė buvo baltoji nykštukė – jau anksčiau gyvenimą baigusios į Saulę panašios žvaigždės liekana. Sprogimą sukėlė baltosios nykštukės masės išaugimas virš Čandrasekaro ribos, lygios maždaug 1,4 Saulės masėms. Ilgą laiką buvo manoma, kad masę nykštukei suteikė kompanionė žvaigždė-milžinė, bet naujas tyrimas rodo, kad taip nebuvo. Jei kompanionė būtų buvusi milžinė, ji turėjo išgyventi supernovos sprogimą ir dabar būtų matoma kažkur sprogimo centro apylinkėse. Bet detalūs supernovos liekanoje matomų žvaigždžių stebėjimai atskleidė, kad visos aplinkinės žvaigždės yra labai įprastos. Nors nemažai žvaigždžių yra milžinės, nei viena jų nejuda ypatingai greitai, o cheminė sudėtis nerodo užteršimo supernovos produktais požymių. Tai reiškia, kad šios žvaigždės niekaip nesusijusios su Keplerio supernova. Kompanionės nebuvimas leidžia spręsti, kad supernovą sukėlė dviejų baltųjų nykštukių susijungimas, po kurio naujoji nykštukė jau buvo masyvesnė už Čandrasekaro ribą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Praeitos savaitės naujienose buvo paminėtas reliatyvumo teorijos patikrinimas Galaktikos centre. Šios savaitės filmuke – daugiau komentarų apie šį atradimą, iš pačių atradėjų lūpų:

***

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 *