Kąsnelis Visatos CCCXLVII: Sukrėtimai

Praeitą savaitę pirmą kartą ant asteroido nusileido du zondai, kurie ne tupės vienoje vietoje, bet judės jo paviršiumi ir jį tyrinės. Taip pat pirmą kartą išbandytas kosminių šiukšlių gaudymo tinklas. Dar įvyko rudens lygiadienis. Tolimesnėse naujienose – artimiausia superžemė, sukrėtimai Paukščių Take ir Magelano debesyse, neutroninių žvaigždžių makaronai ir kitos įdomybės. Gero skaitymo!

***

Analema virš megalitų. Šaltinis: Giuseppe Petricca
Analema virš megalitų. Šaltinis: Giuseppe Petricca

Savaitgalį įvyko rudens lygiadienis – momentas, kai Žemės ašis tapo tiksliai statmena linijai, jungiančiai Žemę ir Saulę. Dėl to ir idealizuotos dienos bei nakties trukmės buvo lygios (tikrosios trukmės šiek tiek skiriasi dėl Žemės atmosferos sukeliamo spindulių išlinkimo ir dienos matavimo pagal Saulės disko viršutinio krašto, o ne centro, pakilimą virš horizonto). Apskritai per metus Saulė dangaus skliautu juda nevienodomis linijomis; pažymėję taškus, kur visus metus Saulė matoma konkrečiu laiko momentu, gauname aštuoniukės formos figūrą, vadinamą analema. Čia matote analemą, nufotografuotą Hebridų salose esančiame Callanish kaime, virš senovinių megalitų žiedo.

***

Astronautų regos problemos. Jau seniai žinoma, kad astronautams, praleidusiems keletą mėnesių mikrogravitacijos sąlygomis, sutrinka regėjimas. Iš dalies tai susiję su pasikeitusiu kraujo slėgiu galvoje, taip pat su akies obuolio formos pokyčiais. Tačiau gali būti, jog problemų šaknys yra gilesnės – mikrogravitacija pakeičia baltymų, susijusių su rega, išraišką organizme. Dabar paskelbti rezultatai tyrimo, kuriame patikrintas mikrogravitacijos poveikis pelių regai. Dvylika pelių 35 dienas gyveno Tarptautinėje kosminėje stotyje įrengtuose specialiuose narvuose. Šešios gyveno mikrogravitacijos sąlygomis, šešios – centrifugoje, kurioje dirbtinai palaikyta žemiškajai lygi gravitacija. Pelėms grįžus į Žemę, ištirti jų genų ir baltymų išraiškos pokyčiai, akių ir kraujotakos sistemos struktūra. Paaiškėjo, kad mikrogravitacijoje gyvenusių pelių akys, ypač jas aptarnaujančios kraujagyslės, patyrė daug daugiau žalos, nei gyvenusių dirbtinėje gravitacijoje. Taip pat pakito ir baltymų išraiška, taip suprastėjo ląstelių taisymo ir mirusių išvalymo procesai. Visais atvejais kosmose buvusių pelių rega buvo prastesnė, nei kontrolinės grupės, likusios Žemėje, tačiau gyvenusios dirbtinėje gravitacijoje patyrė gerokai mažesnius sukrėtimus, nei mikrogravitacijoje. Taigi panašu, kad rengiant ilgesnes kosmines misijas – pavyzdžiui skrydį į Marsą – reikės pasirūpinti ir dirbtine gravitacija astronautams: besisukančias erdvėlaivių dalis ar ką nors analogiško. Tyrimo rezultatai publikuojami International Journal of Molecular Sciences.

***

Savaitės filmukas – labai trumpas, vos 20 sekundžių. Per jas pamatome pirmą kartą žmonijos istorijoje, kai sėkmingai sugaunama kosminė šiukšlė. Tiesa, tai – tik technologijos bandymas, o šiukšlė – specialiai šiam bandymui paleistas palydovas-kubiukas. Visgi tai yra progresas teisinga linkme; reikia tikėtis, kad netolimoje ateityje ši ar panaši technologija bus pritaikyta Žemės orbitai išvalyti.

***

Robotai tyrinėja asteroidą. Japonijos zondas Hayabusa-2 penktadienį ant asteroido Ryugu numetė du paviršinius zondus. 2014 metų pabaigoje iš Žemės pakilusi misija nuo šių metų birželio pabaigos skrieja aplink Ryugu ir jį tyrinėja. Dviejų paviršinių zondų darbas – sekantis misijos etapas, kuriuo bus geriau susipažinta su beveik kilometro skersmens asteroido sandara. Asteroidas skrieja aplink Saulę netoli Žemės; jis yra primityvus, tai reiškia, kad jį sudarančios uolienos greičiausiai beveik nepakito nuo Saulės sistemos susiformavimo laikų. Šeštadienį gautas patvirtinimas, jog zondai nusileido sėkmingai ir pradeda darbą. Zondai tyrinės ne tik vieną paviršiaus tašką, bet šokinės jo paviršiumi, pakildami iki 15 metrų ir sklęsdami iki 15 minučių intervalais. Taip pat jie paims asteroido uolienų mėginių ir pargabens juos į Hayabusą, kuris turėtų parskristi į Žemę 2020 metais. Hayabusa dar šiemet turėtų į Ryugu iššauti sprogmenį, kuris išmuš asteroido paviršiuje keleto metrų skersmens kraterį ir taip pat padės geriau suprasti jo sandarą.

***

Artimiausia superžemė. Naujų egzoplanetų aptikimai jau nieko nestebina. Visgi kartais randamos tokios planetos, kurias verta paminėti. Štai praėjusią savaitę paskelbta apie kol kas artimiausios superžemės atradimą. Planeta sukasi aplink žvaigždę Eridano 40 A – didžiausią trinarės sistemos narę. Sistemą nuo mūsų skiria vos 5 parsekai, tik keturis kartus didesnis atstumas, nei iki artimiausios žvaigždės Kentauro Proksimos. Planeta aplink žvaigždę apsisuka per truputį daugiau nei 42 paras. Žvaigždė šiek tiek mažesnė už Saulę, tad planeta beveik patenka į jos gyvybinę zoną; priklausomai nuo atmosferos sąlygų, planetoje gali egzistuoti tinkamos žemiškai gyvybei sąlygos. Tai pirmoji superžemė, aptikta šimto artimiausių žvaigždžių apžvalginių stebėjimų programos DPS (Dharma Planet Survey) duomenyse. Ateityje ji bus puikus taikinys detalesniems stebėjimams, kurie padės geriau suprasti superžemių – už Žemę masyvesnių uolinių planetų – savybes. Vienas įdomus sutapimas – 40 Eridano A yra žvaigždė, aplink kurią „Star Trek“ kanone sukasi planeta Vulkanas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Rudųjų nykštukių riba. Rudosios nykštukės yra neįsižiebusios žvaigždės – objektai, kurie formuojasi kaip žvaigždės, bet nėra pakankamai masyvūs, kad jų centre imtų vykti termobranduolinės vandenilio sintezės reakcijos, sukuriančios žvaigždžių šviesą. Įprastai teigiama, jog termobranduolinėms reakcijoms reikalinga masė yra apie 7% Saulės masės, arba 70 Jupiterio masių (Jupiterio masė yra beveik tiksliai tūkstantį kartų mažesnė, nei Saulės). Dabar labai tiksliai išmatuotos dviejų rudųjų nykštukių masės pasirodė esančios šiek tiek didesnės už šią ribą. Indėno Epsilon (Epsilon Indi) trinarę sistemą sudaro oranžinė nykštukė – truputį už Saulę mažesnė žvaigždė – ir dvi rudosios nykštukės. Ilgalaikiai sistemos stebėjimai leido išmatuoti, kaip visi trys objektai juda dangaus skliautu, o tada buvo galima apskaičiuoti ir jų masę. Paaiškėjo, kad viena nykštukė yra 70,1 karto, o kita – net 75 kartus masyvesnė už Jupiterį. Abejonių, kad tai yra rudosios nykštukės, nekyla – jos yra gerokai per blausios, kad galėtų būti tikros žvaigždės. Šiandieniniai modeliai paaiškinti šių objektų egzistavimo negali; tiesa, modeliai, kuriuose rudųjų nykštukių atmosferos praleidžia daugiau iš gelmių sklindančios spinduliuotės, duoda artimesnius realybei rezultatus. Taigi modelius reikės patobulinti, o tai padės geriau suprasti ir žvaigždžių, ir planetų formavimosi bei evoliucijos procesus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Paukščių Tako sukrėtimas. Mūsų Galaktika per daugiau nei 10 milijardų gyvavimo metų patyrė ne vieną susiliejimą ir sukrėtimą. Dabar, nagrinėdami Gaia teleskopo duomenis, astronomai aptiko vieno tokio sukrėtimo, įvykusio prieš mažiau nei milijardą metų, pėdsakus. Ištyrę daugiau nei 6 milijonų žvaigždžių judėjimo duomenis ir apjungę juos su tų pačių žvaigždžių padėčių Galaktikoje informacija, tyrėjai rado įvairių struktūrų, kurių neturėtų būti ramiame galaktiniame diske. Šios struktūros, primenančios gūbrius ir sraigių kiautus, matomos tik nagrinėjant padėties ir judėjimo duomenis kartu, taigi atradimas būtų neįmanomas be ypatingai tikslių Gaia duomenų. Perturbacijų dydis leidžia spręsti, kad diskas buvo sujauktas prieš 300-900 milijonų metų. Tuo metu arti Paukščių Tako skrido viena didžiausių Šaulio palydovinė galaktika. Taigi mūsų Galaktikos diskas nėra ramus ir modeliuose reikia atsižvelgti į jo nesimetriškumą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Paukščių Tako masė. Būdami Paukščių Take, šią galaktiką galime tyrinėti geriau nei bet kurią kitą. Tačiau kyla ir problemų – pavyzdžiui, labai sunku tiksliai nustatyti mūsų Galaktikos masę, negalinti į ją pažiūrėti iš šono. Įvairiais vertinimais Galaktikos masė siekia nuo 500 milijardų iki 2,5 trilijono Saulės masių; didžiąją masės dalį sudaro tamsiosios materijos halas. Dabar pristatytas naujas Paukščių Tako masės įvertinimas, paremtas palydovinių galaktikų orbitų savybėmis. Skaitmeniniai galaktikų formavimosi modeliai rodo, kad palydovinių galaktikų orbitos, tiksliau sakant jų judesio kiekio momentas ir orbitinė energija, priklauso nuo motininės galaktikos masės. Sukalibravę šį sąryšį pagal dviejų didžiulių skaitmeninių modelių rezultatus, tyrėjai pritaikė jį dešimčiai Paukščių Tako palydovinių galaktikų. Taip nustatyta, kad mūsų Galaktikos masė greičiausiai yra 1,04 trilijono Saulės masių. Šio rezultato paklaida – apie 20%, mažesnė, nei daugumos kitų. Tikslus Galaktikos masės įvertinimas yra ypatingai svarbus siekiant suprasti, kaip formuojasi visos Visatos galaktikų populiacija. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Trečias Magelano debesis. Didysis ir Mažasis Magelano debesys yra didžiausios Paukščių Tako palydovinės galaktikos. Jos yra ir palyginus netoli mūsų, nutolusios per maždaug 60-70 kiloparsekų, todėl matomos plika akimi. Dabar pristatyti skaitmeninio modelio rezultatai rodo, kad kadaise debesys galėjo būti trys, bet prieš 3-5 milijardus metų Didysis Magelano debesis susijungė su kita, mažesne kompanione. Toks scenarijus paaiškina keletą Didžiojo Magelano debesies keistenybių. Pavyzdžiui, jame yra žvaigždžių žiedas, besisukantis priešinga kryptimi aplink galaktikos centrą, nei likusios – tai gali būti prarytosios galaktikos palikimas. Anksčiau manyta, kad tas žvaigždes Didysis debesis galėjo pagrobti iš Mažojo, bet ankstesni modeliai nesugebėjo atkurti būtent tokio žiedo. Naujajame tyrime atkuriamas ir žiedas, ir neįprastai storas Didžiojo Magelano debesies diskas (jį išpūtė susiliejimo sukelta perturbacija), ir galaktikos žvaigždžių amžių pasiskirstymas. Dauguma žvaigždžių ir žvaigždžių spiečių Didžiajame Magelano debesyje yra arba labai senos, arba labai jaunos – susiliejimas su kita galaktika galėjo atgaivinti žvaigždėdarą galaktikoje, kurioje seniau ji buvo užgesusi. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Neutroninių žvaigždžių makaronai. Neutroninės žvaigždės yra tankiausi žinomi objektai Visatoje (neskaitant juodųjų skylių, kurioms mums įprastas tankio suvokimas nelabai pritaikomas). Viename arbatiniame šaukštelyje tilptų apie 90 milijonų tonų neutroninės žvaigždės medžiagos. Nauji skaičiavimai rodo, kad jos yra ir tvirčiausi žinomi objektai. Tiksliau sakant, jų plutose egzistuoja „branduoliniai makaronai“, kurių atsparumas lenkimui ir gniuždymui trilijoną kartų viršija plieno. Neutroninės žvaigždės gravitacija yra tokia stipri, kad išorinis jos sluoksnis sukietėja ir suformuoja plutą, kuri gali lūžinėti. Lūžimų savybės priklauso nuo to, kiek tvirta medžiaga plutos apačioje. Jau seniai žinoma, kad ji dėl gravitacijos ir elektronų bei protonų elektromagnetinės sąveikos turėtų formuoti plokštines, gumulines arba pailgas struktūras, vadinamas lazanija, gnocchi arba spagečiais – kitaip tariant, makaronais. Naujame tyrime labai detaliu skaitmeniniu modeliu išnagrinėtas šių struktūrų atsparumas perturbacijoms. Paaiškėjo, kad jos yra ypatingai atsparios bet kokiems pokyčiams, gerokai tvirtesnės ir už grafeną ar anglies nanovamzdelius. Įdomu ir tai, kad šių struktūrų egzistavimas padaro neutroninę žvaigždę ne visiškai sferišką, todėl jos sukimasis aplink savo ašį gali sukurti šiek tiek gravitacinių bangų. Šio tyrimo rezultatai padės geriau suprasti ne tik neutroninių žvaigždžių savybes, bet ir apskritai fizikos dėsnius ekstremalios gravitacijos sąlygomis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės maitinimasis. Juodosios skylės auga tada, kai į jas krenta dujos. Supermasyvių juodųjų skylių atveju tai yra dujų debesys, patekę į skylės gravitacijos gniaužtus. Tačiau debesys niekada nekrenta tiksliai į juodąją skylę, o ima suktis aplink ją ir suformuoja diską, kuriame medžiaga centro link juda lėtai. Standartinis teorinis modelis teigia, kad juodosios skylės maitintis, o kartu ir švytėti, turėtų gerokai silpniau, nei stebima realybėje, taigi ieškoma įvairių paaiškinimų. Viena hipotezė teigia, kad akrecinis diskas aplink juodąją skylę yra ne tolygus, bet subyra į daugybę žiedų, kurių plokštumos nebūtinai sutampa. Žiedų susikirtimo vietose dujos labai sparčiai praranda judesio kiekio momentą ir sparčiai krenta į juodąją skylę. Dabar aptiktas galimai šią hipotezę patvirtinantis reiškinys – ypatingai greitai juodosios skylės link krentančių dujų srautas. Galaktikoje PG1211+143 prieš 15 metų pirmą kartą aptiktas ypatingai greitas iš centro pučiantis vėjas, o dabar pastebėta, kad aktyvaus branduolio spektras pasikeitė – aptiktos dujos, krentančios jo link maždaug 100 tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu. Tai yra trečdalis šviesos greičio ir panašus greitis į dabar jau daugelyje aktyvių galaktikų aptinkamus vėjus. Srautą sudarančių dujų masė buvo maždaug lygi Žemės masei ir buvo stebima maždaug parą – tada ją prarijo juodoji skylė. Toks vaizdas tiksliai atitinka teorines prognozes, tačiau norint įsitikinti hipotezės teisingumu, reikėtų rasti daugiau panašių labai sparčiai krentančių dujų telkinių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Supermasyvių juodųjų skylių kilmė. Daugumos galaktikų centruose egzistuoja supermasyvios juodosios skylės, už Saulę masyvesnės nuo kelių šimtų tūkstančių iki dešimčių milijardų kartų. Žvaigždės tokios masyvios neužauga, taigi šitos juodosios skylės negalėjo susiformuoti po supernovų sprogimų. Kaip jos atsirado, kol kas nėra žinoma, nors hipotezių nestinga. Dabar pasiūlytas būdas patikrinti vieną iš šių hipotezių, vadinamą tiesioginio kolapso juodosiomis skylėmis. Pagal ją, ankstyvose galaktikose egzistavo sąlygos, tinkamos dujoms kauptis centre į vis tankesnį labai masyvų rutulį. Rutulio centre temperatūra išaugdavo tiek, kad imdavo gamintis neutrinai, kurie pabėgdavo iš rutulio ir taip jį labai efektyviai vėsindavo. Vėsdamas rutulys traukdavosi, kol susispausdavo tiek, jog suformuodavo juodąją skylę, taip ir nevirtęs žvaigžde. Juodosios skylės masė galėjo siekti nuo kelių dešimčių iki milijono Saulės masių. Naujame tyrime išnagrinėta, kaip toks scenarijus paveikia toliau galaktikoje esančias dujas ir kokia spinduliuotė sklinda iš kolapsuojančio dujų rutulio. Skaitmeninis modelis parodė, kad rentgeno ir ultravioletiniai spinduliai, sklindantys iš karštų dujų, suspaudžia aplink esančius dujų debesis ir paskatina žvaigždžių formavimąsi juose. Šios žvaigždės, kurios turėtų būti gana masyvios, savo ruožtu skleidžia spinduliuotę, kurią būtų galima atskirti nuo susiformavusių tolygiau, be spinduliuotės įtakos. Be to, dalis kolapsuojančio burbulo spinduliuotės gali pasiekti ir mūsų teleskopus, tik dėl Visatos plėtimosi ji pailgėtų iki infraraudonųjų spindulių. Tokie signalai, kuriuos gana nesunkiai galėtų aptikti James Webb kosminis teleskopas, būtų puikus įrodymas, jog tiesioginio kolapso juodosios skylės egzistuoja. Taip pat jie leistų nustatyti, kaip dažnai supermasyvios juodosios skylės formavosi tokiu būdu, kada jos susiformavo ir kaip augo pačioje savo gyvavimo pradžioje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Štai ir visos žinios iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

4 komentarai

  1. Ale nu visai kaip planetų žudyklė iš LEXX pirmosios serijos. Jo didenybė Šešėlis ateina:

    O tai kai tinklas pagauna šiukšlę, kas tada? Savo pagavimo momentu pakeičia orbitą ir krenta sudegti atmosferon?

    1. :D Geras :)

      Nesu tikras, bet man atrodo, kad tas tinklas turėtų partempti šiukšlę prie tinklą išmetusio aparato, kuris jau nutemptų ją žemyn ir sudegtų kartu su šiukšle atmosferoje. Galbūt prieš tai daugiau šiukšlių pagautų. Ne pats elegantiškiausias sprendimas, bet geriau, nei nieko.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *