Kąsnelis Visatos CCCLVI: Įžvalga

Marsą tyrinėjančių zondų šeimą papildė naujas narys – NASA siuntinys InSight. Sekančio NASA siuntinio – Mars 2020 – progresas taip pat nesustoja, o praeitą savaitę parinkta jo nusileidimo vieta. Kitose praėjusios savaitės naujienose – struktūros mažuose Saulės sistemos kūnuose, žvaigždžių formavimosi ribos, gama spindulių žybsnio pirmtakė, keista aktyvi galaktika ir dar šis tas. Gero skaitymo!

***

Įžvalga nusileido. Prieš šešerius metus tą padarė Smalsiukas, o dabar Marse sėkmingai nutūpė Įžvalga – naujausias NASA zondas, skirtas Raudonosios planetos tyrimams. Išskridęs iš Žemės gegužės penktą dieną, zondas nusileido po sudėtingų, tačiau visiškai automatizuotų, manevrų sekos, kurie sulėtino jo greitį nuo beveik 20 tūkstančių kilometrų per valandą iki 5 km/h. Pats zondas iš esmės yra didžiulis grąžtas, kuris leis tyrinėti Marso plutą iki penkių metrų gylio. Taip pat Įžvalgoje yra seismografas, temperatūros ir vėjo detektoriai, kurie padės susidaryti išsamų vaizdą apie sąlygas ir Marso atmosferoje, ir paviršiuje, ir po juo. InSight dabar bus trečias arba antras veikiantis zondas Marso paviršiuje, greta jau minėto Curiosity ir Opportunity, kuris keletą mėnesių miega, tačiau jo komanda nepraranda vilties, kad galbūt dar atsigaus.

Kartu su InSight Marsą pasiekė ir du palydovai-kubiukai MarCo-A ir MarCo-B, neoficialiai vadinami Wall-E ir Eve. Jie yra pirmieji Žemės orbitą palikę kubiukai, o jų misijos tikslas buvo patikrinti tokio skrydžio galimybes ir perduoti informaciją iš InSight. Abu tikslus kubiukai įvykdė be problemų. Ir viso skrydžio metu, ir arti Marso, jie laikėsi atstumo nuo InSight, siekiančio maždaug 10 tūkstančių kilometrų – tai užtikrino, kad zondai nesusidurs tarpusavyje. Ateityje panašūs kubiukai gali būti naudojami zondų nusileidimo informacijai perduoti, kitokioms komunikacijoms tarp Žemės ir paviršinių zondų, ar netgi patiems tyrimams.

***

Skrydžiai į kosmosą – sudėtinga užduotis. O mes ją dar ir patys sau apsunkiname, teršdami Žemės orbitą kosminėmis šiukšlėmis. Blogiausiu įmanomu atveju šiukšlės gali net įkalinti mus Žemės paviršiuje. Apie tai – Kurzgesagt vaizdo siužete:

***

Mars 2020 nusileidimo vieta. Po dvejų metų į Marsą skris dar vienas NASA zondas, kol kas vadinamas tiesiog Mars 2020. Išvaizda jis primena Curiosity, nes pastatytas ant tokios pačios važiuoklės, tačiau moksliniai prietaisai jame visai kiti, skirti ieškoti šiandieninės ar praeityje egzistavusios gyvybės pėdsakų. Praeitą savaitę išrinkta Marso vieta, kurioje zondas nusileis 2021 metų vasarį. Tai - Jezero krateris didžiulės Isidis žemumos pakraštyje, šiek tiek šiaurėje nuo pusiaujo. Beveik 50 km skersmens krateris, pavadintas pietų slavų kalbų žodžiu, reiškiančiu ežerą, kadaise toks ir buvo. Jo apylinkėse yra didžiulė upės delta, Isidis žemumą ribojantys kalnai, daugybė riedulių. Paties kraterio paviršiuje matomos uolienos, kurių amžius siekia iki 3,6 milijardo metų. Paviršiaus formų ir amžių įvairovė leidžia tikėtis, kad Mars 2020 turės puikias galimybes įvykdyti pagrindinę savo misiją. Deja, nusileisti Jezero krateryje sudėtinga; 2003 metais čia pražuvo Beagle zondas. Visgi dabar, pagerėjus nusileidimo technologijoms, nuspręsta surizikuoti. Mars 2020 naudos nusileidimo sistemą, vadinamą dangaus kranu - ją naudojo ir Curiosity, tik naujoji sistema yra patobulinta, padidintas nusileidimo vietos tikslumas. Todėl dabar neabejojama, kad marsaeigis tikrai pataikys į 20x7 km dydžio elipsę. Dabar belieka tikėtis, kad Mars 2020 nusileidimu galėsime džiaugtis taip pat, kaip Curiosity ir InSight.

***

Nili gūbriai Marse. Mars Express orbitinio zondo nuotraukų montažas. Šaltinis: ESA/DLR/FU Berlin
Nili gūbriai Marse. Mars Express orbitinio zondo nuotraukų montažas. Šaltinis: ESA/DLR/FU Berlin

Savaitės paveiksliukas – ne InSight nuotrauka, bet vaizdas iš regiono ne per toliausiai nuo InSight nusileidimo vietos. Nili gūbriai (Nili Fossae) yra kalnagūbrių grandinė regione, skiriančiame Marso šiaurės pusrutulio žemumas ir pietų pusrutulio aukštumas. Šias paviršiaus formas keitė ir vanduo, ir vėjas, ir ledas. Taigi tyrinėdami jas, galime daug sužinoti apie Marso praeities orus ir paviršiaus savybes. Matomas vaizdas nėra tikra nuotrauka – tai trimačio vaizdo modelis, padarytas naudojant Mars Express orbitinio zondo nuotraukas ir paviršiaus aukščio informaciją.

***

Fobo griovių kilmė. Marso palydove Fobe yra daugybė ilgų griovių. Jie yra daugmaž, bet ne idealiai, lygiagretūs. Nuo pat atradimo aštuntajame dešimtmetyje, astronomai bandė rasti jų kilmės paaiškinimą. Tarp hipotezių buvo Marso potvyninių jėgų poveikis, mikrometeoroidų smūgiai ir kita. Dabar pasiūlytas, atrodo, visai logiškas sprendimas, susiejantis griovius su didžiausio Fobe kraterio Stickney atsiradimu. Dauguma griovių eina tolyn nuo šio kraterio, taigi priežastinis ryšys tarp jų atrodo natūrali idėja. Tyrėjų teigimu, griovius sukūrė uolienų gabalai, riedantys Fobo paviršiumi po kraterį sukūrusio smūgio. Fobas yra mažytis, vos 27 km skersmens, kūnas, taigi jo paviršiaus gravitacija labai silpna. Todėl didžiuliai rieduliai gali nesustodami judėti didelius atstumus. Panaši hipotezė iškelta dar 1989 metais, tačiau naujame tyrime ji patikrinta skaitmeniniu modeliu, kuriame ištirtas riedulių judėjimas tiksliame Fobo analoge. Gauti rezultatai puikiai atitinka stebėjimų duomenis ir paaiškina, kodėl griovių nematyti priešingoje Fobo pusėje - iki jos rieduliai tiesiog nenukeliavo, nes pakildavo nuo Fobo paviršiaus. Taip pat nustatyta, kad tikėtiniausias kraterio ir griovių amžius yra apie 150 milijonų metų. Tyrimo rezultatai publikuojami Planetary and Space Science.

***

Mažųjų kūnų žiedų stabilumas. Žiedai aplink didžiąsias planetas - Jupiterį, Saturną, Uraną ir Neptūną - yra gerai ištirtas ir gana aiškus reiškinys. Tačiau žiedus turi ir nykštukinė planeta Haumėja bei asteroidas Chariklė. Tai yra netikėta, nes kitų Saulės sistemos kūnų gravitacija turėtų šiuos žiedus išblaškyti per palyginus nedidelį laiko tarpą. Dabar skaitmeniniais modeliais parodyta, kad mažųjų kūnų netaisyklinga forma padeda išlaikyti žiedus siaurus ir koncentruotus. Padarę prielaidą, kad žiedas atsirado po nedidelio asteroido smūgio, mokslininkai sumodeliavo tolesnį žiedo dalelių judėjimą, veikiant netaisyklingo kūno gravitacijai. Paaiškėjo, kad gravitacinis laukas sustumia smūgio išmestas daleles į siaurą žiedą šiek tiek už 1:2 rezonanso - t.y. atstumo, ties kuriuo judėdamos dalelės apsuka vieną orbitą per tiek pat laiko, kiek centriniam kūnui reikia du kartus apsisukti aplink savo ašį. Tuo tarpu arčiau kūno dalelių beveik nelieka - tos, kurios neišstumiamos tolyn, nukrenta ant jo paviršiaus. Šis rezultatas paaiškina ir žiedų siaurumą bei tankumą, ir jų santykinai didelį atstumą nuo centrinio kūno. Iš šių rezultatų galima spręsti, kad žiedų gali turėti ir daugiau greitai besisukančių mažųjų kūnų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Vanduo egzoplanetos atmosferoje. Egzoplanetas aptikti gana sudėtinga, tačiau tą sugebame padaryti vis geriau. Tyrinėti egzoplanetų atmosferas - dar didesnis iššūkis, bet ir čia progresas vyksta nuolatos. Naujame tyrime pristatytas atmosferų stebėjimų metodas, kuris turėtų gerokai palengvinti šias paieškas; taip pat tyrimo metu patvirtintas svarbus rezultatas apie egzoplanetos HR 8799 c atmosferą - joje yra vandens, bet ne metano. Naujasis metodas remiasi aukštos spektrinės raiškos stebėjimais infraraudonųjų 3-4 mikrometrų bangos ilgio spindulių diapazone. Anksčiau šį ruožą naudoti egzoplanetų tyrimams buvo sudėtinga, nes kosmose apskritai yra daug tokio bangos ilgio fotonų, kurie sukuria stiprų foną, trukdantį aptikti blausių šaltinių spinduliuotę. Tačiau nauji prietaisų bei analizės algoritmų patobulinimai leidžia identifikuoti vos vienos dešimttūkstantosios dalies spinduliuotės pokytį ir taip atskirti egzoplanetos šviesą nuo aplinkos. HR 8799 c yra jauna planeta - jai, kai ir jos žvaigždei, tėra apie 30 milijonų metų. Toje sistemoje žinomos dar trys planetos, visas ketvertas gana panašus į Jupiterį, Saturną, Uraną ir Neptūną, tik keletą kartų masyvesnius. Vandens buvimas ir metano nebuvimas jos atmosferoje byloja, kad ten vyksta įdomūs cheminiai procesai - pusiausvyros sąlygomis toks molekulių santykis neturėtų egzistuoti. Kol kas nežinia, kaip šį santykį paaiškinti, bet daugiau egzoplanetų atmosferų stebėjimų tikrai padės tą padaryti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Aptikta Saulės dvynė. Mūsų Saulė, kaip ir beveik visos kitos žvaigždės, formavosi ne pati viena, o spiečiuje su daugybe seserų. Spiečius jau seniai subyrėjo, tačiau jo žvaigždės vis dar skraido kažkur Galaktikoje. Jų amžius ir cheminė sudėtis turėtų būti praktiškai identiški Saulės parametrams, todėl iš principo jas įmanoma aptikti. Iki šiol tą padaryti buvo sudėtinga dėl nepakankamai gerų žvaigždžių cheminės sudėties duomenų ir netikslaus amžiaus nustatymo. Dabar, naudodami aukštos raiškos spektrus ir Gaia kosminės observatorijos duomenis apie žvaigždžių nuotolius, astronomai aptiko keturias žvaigždes, kurios, tikėtina, yra Saulės seserys. Šios žvaigždės atrinktos iš 17000 žvaigždžių, kurių spektrai išmatuoti AMBRE projekto, skirto artimų Saulei žvaigždžių analizei, metu. Parinkę 55 žvaigždes, kuriose bendras už helį sunkesnių cheminių elementų kiekis labai panašus į Saulės, astronomai nustatė šių žvaigždžių amžius ir pavienių elementų gausas, taip sumažindami imtį iki keturių žvaigždžių. Dviem iš jų pavyko išmatuoti ir dviejų anglies izotopų - elemento atmainų, besiskiriančių tik neutronų skaičiumi branduolyje - santykinę gausą. Vienoje žvaigždėje ji visiškai atitiko Saulės vertę. Taigi HD186302 yra šiuo metu tikėtiniausia Saulės dvynė. Ši žvaigždė yra šiek tiek vėsesnė už Saulę, o ją nuo mūsų skiria 56 parsekai - nelabai didelis atstumas, lyginant su Galaktikos gabaritais. Šio tyrimo nauda yra ne tik Saulės dvynės atradimas, bet ir parodymas, kad cheminių elementų izotopų santykinės gausos matavimas padeda geriau klasifikuoti žvaigždes, nei vien cheminių elementų gausa irba amžius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gama žybsnio pirmtakas. Gama spindulių žybsniai kyla iš dviejų šaltinių - sprogstant labai masyvioms greitai besisukančioms žvaigždėms ir susijungiant neutroninėms žvaigždėms. Dabar pranešta apie aptiktą trinarę sistemą, kurios viena žvaigždė greičiausiai ateityje bus pirmojo tipo gama žybsnio kaltininkė. Sistema yra maždaug 2500 parsekų atstumu nuo mūsų, o dėmesys į ją atkreiptas dėl aplink žvaigždes matomos dulkių spiralės. Spiralę sukuria masyvių žvaigždžių vėjai, susiduriantys tarpusavyje. Tačiau spiralės sukimosi greitis - 500 kilometrų per sekundę - yra gerokai mažesnis, nei vėjo greitis - 3000 km/s. Tokį skirtumą galima paaiškinti, jei viena iš žvaigždžių labai greitai sukasi aplink savo ašį. Tokiu atveju ji išmeta vėją labai dideliu greičiu ties pusiauju, ir mažu greičiu ties ašigaliais. Pastarasis lėtas vėjas ir suformuoja spiralę. Tai yra pirma tokia sistema, aptikta mūsų Galaktikoje - tolesni jos stebėjimai padės geriau suprasti, kaip vyksta gam spindulių žybsnius sukeliantys sprogimai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Žvaigždžių formavimosi efektyvumas. Žvaigždės Visatoje formuojasi ne taip greitai, kaip galėtų, skaičiuojant vien pagal dujų tankį ir jų vėsimo spartą. Tai reiškia, kad kažkokie procesai žvaigždėdarą lėtina. Šių procesų yra įvairių - magnetinio lauko poveikis, turbulencija, pačių žvaigždžių grįžtamasis ryšys. Dabar pristatyta analizė, rodanti, kad labai daug dujų turinčiuose telkiniuose - ar tai būtų galaktikos, ar jų dalys - žvaigždžių grįžtamasis ryšys pasireiškia dvejopai. Vienas, gerai žinomas, pobūdis yra tiesioginis žvaigždžių spinduliuotės slėgis, stumiantis dujas tolyn. Dujos ir dulkės, sugėrusios žvaigždžių fotonus, pačios ima spinduliuoti infraraudonųjų bangų ruože. Įprastai laikoma, kad šie fotonai laisvai pabėga iš debesies, bet naujo tyrimo rezultatai rodo priešingai: tankiuose dujų debesyse antrinė spinduliuotė irgi reikšmingai paveikia dujų evoliuciją. Skaičiavimai rodo, kad dėl antrinės spinduliuotės joks dujų debesis negali paversti žvaigždėmis daugiau nei 90% pradinės dujų masės. Tai yra labai didelis skaičius - įprasti debesys žvaigždėmis paverčia vos <30% pradinės masės, tad naujoji riba svarbi tik patiems tankiausiems žvaigždėdaros regionams. Taip pat antrinė spinduliuotė apriboja ir maksimalų susiformavusio žvaigždžių spiečiaus paviršinį tankį, arba žvaigždžių skaičių, tenkantį spiečiaus skerspjūvio ploto vienetui. Ši riba irgi labai aukšta - apie 100 tūkstančių Saulės masių į kvadratinį parseką. Apskaičiuotos ribos svarbios ir žvaigždžių, ir planetų formavimosi tyrėjams: ypatingai tankiuose žvaigždžių telkiniuose planetoms formuotis ir išlikti yra sudėtinga, bet tankio ribų egzistavimas rodo, kad planetų turėtų būti visuose spiečiuose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Netikėta galaktikų susiliejimo uodega. Galaktikų susiliejimai Visatoje vyksta nuolatos, kiekviena galaktika per savo gyvenimą jų patiria dešimtis. Vienas iš susiliejimo požymių - žvaigždžių ir dujų uodegos, nusidriekiančios tolyn nuo besijungiančių galaktikų. Jos atsiranda dėl kaimyninės galaktikos gravitacijos, kuri ištampo žvaigždes iš galaktikos pakraščių. Tyrinėdami besijungiančių galaktikų porą, pavadintą Hicksono kompaktiška grupe 98 (HCG 98), astronomai aptiko tokią uodegą, tačiau geriau išanalizavę nuotraukas nustatė, jog ji nesusijusi nei su viena iš dviejų galaktikų. Tolesnė detali analizė padėjo surasti atsakymą apie uodegos kilmę: pasirodo, grupėje egzistuoja ir susijungime dalyvauja dar viena galaktika. Pastaroji yra gerokai mažesnė už pirmąsias dvi - jos šviesis siekia apie 4% kiekvienos iš besijungiančių galaktikų šviesio. Didžiųjų galaktikų gravitacija mažąją ištempė į buožgalvio formos struktūrą - ilgą uodegą, susisiekiančią su pasklidusiu dujų ir žvaigždžių halu. Tokie trigubi susiliejimai yra ganėtinai reti, taigi šios struktūros tyrimai padės geriau suprasti, kaip vyksta galaktikų jungimosi procesai. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Greitai įsijungęs galaktikos branduolys. Visatoje keli procentai galaktikų yra aktyvios - jų branduoliai skleidžia labai daug spinduliuotės, nuo radijo bangų iki gama spindulių. Aktyvios galaktikos būna įvairių tipų, o vieni iš svarbiausių yra Seiferto 1 ir 2 tipai. Šie tipai, pavadinti juos atradusio mokslininko Carlo Seyferto garbei, skiriasi tuo, kad 1 tipo galaktikų spektruose matyti plačios linijos, o 2 tipo - siauros. Plačios linijos žymi dideliu greičiu įvairiomis kryptimis judančius dujų debesis, esančius labai arti centrinės supermasyvios juodosios skylės. 2 tipo Seiferto galaktikose šiuos debesis užstoja toliau nuo juodosios skylės esanti medžiaga - žiedo formos toras arba lėti tankūs debesys. Kartais užstojanti medžiaga pasislenka, o galbūt pasikeičia sąlygos pačiame galaktikos centre, ir galaktika pakinta iš pirmo į antrą tipą. Dabar pranešta apie aptiktą sparčiausią pokytį - galaktikoje plačios spektrinės linijos išryškėjo, ir visas branduolio šviesis beveik dvigubai išaugo per mažiau nei 70 parų. Įprastai tokie pokyčiai trunka bent keletą metų. Manoma, kad debesis, dengęs galaktikos centrą, taip sparčiai nuslinkti negalėjo, taigi pokyčius galimai sukėlė juodąją skylę supančio akrecinio disko spinduliuotės žybsnis, apšvietęs aplinkinius debesis ir sukėlęs jų atsakomąjį švytėjimą. Tokią interpretaciją patvirtina ir vėlesni stebėjimai, parodę, kad po dvejų metų plačios spektro linijos vėl pranyko, o galaktika grįžo į ankstesnę būseną. Šis atradimas padės geriau suprasti, kiek skirtumai tarp pirmo ir antro tipo Seiferto galaktikų nulemiami procesų, vykstančių pačiame branduolyje, o kiek - tolimesnės aplinkos ir ten skrajojančių debesų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

4 comments

    1. Nes parsekai yra įprastinis atstumų matavimo vienetas astrofizikoje, tad stengiuosi ir visuomenę šviesti apie juos :)

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *