Kąsnelis Visatos CCCLVIII: Skrydžiai

Atrodo, dar visai neseniai daugkartinio naudojimo raketos buvo tik futuristų svajonė, o dabar jų skrydžiai tapo rutina. Taip pat palyginus neseniai Kinijos kosmoso programa toli gražu neprilygo kitų didžiųjų valstybių programoms, o dabar jas kai kuriais atžvilgiais net lenkia. Kosmoso tyrimai vystosi pašėlusiais tempais, ir tai yra gerai; praėjusios savaitės naujienose net keturi pranešimai apie kosminių skrydžių proveržius. Taip pat apie netikėtą vandenį Saturno sistemoje, netikėtą spinduliuotę baltosiose nykštukėse, netikėtas planetas dulkėtuose protoplanetiniuose diskuose, ir dar šį tą. Gero skaitymo!

***

Kometa 46P Wirtanen (žalia dėmelė truputį dešiniau nuo nuotraukos vidurio) virš bažnyčios bokšto Katalonijoje. ©Juan Carlos Casado (TWAN, Earth and Stars)
Kometa 46P Wirtanen (žalia dėmelė truputį dešiniau nuo nuotraukos vidurio) virš bažnyčios bokšto Katalonijoje. ©Juan Carlos Casado (TWAN, Earth and Stars)

Šiomis dienomis Saulės ir Žemės link artėja kometa 46P Wirtanen. Artimiausią Saulei tašką ji pasieks gruodžio 12 dieną, artimiausią Žemei – gruodžio 16. Tada nuo mūsų ją skirs vos pusė šviesos minutės, arba 30 kartų daugiau, nei atstumas iki Mėnulio. Kometos taip arti praskrenda nedažnai; Wirtanen netgi bus matoma plika akimi. Ieškokite jos Tauro žvaigždyne, netoli Plejadų.

***

Naujas egzoplanetų paieškos teleskopas. Neseniai darbą pradėjo kosminis egzoplanetų paieškos teleskopas TESS, bet ši sritis vystoma ne tik orbitoje. Praeitą savaitę pirmuosius duomenis gavo Čilėje, Europos pietinėje observatorijoje, įrengtas keturių teleskopų kompleksas Speculoos. Keturi nedideli, vos metro skersmens, teleskopai kartu stebės labai šaltas žvaigždes, gerokai mažesnes už mūsų Saulę, bei rudąsias nykštukes, kurios yra tarpiniai objektai tarp planetų ir žvaigždžių. Saulės aplinkoje maždaug kas šeštas už planetą didesnis objektas yra labai šalta žvaigždė arba rudoji nykštukė, todėl Speculoos tikrai turės ką stebėti. Manoma, kad prie tokių objektų turėtų formuotis santykinai daugiau uolinių planetų, nei prie didesnių žvaigždžių, nes mažųjų objektų protoplanetiniai diskai yra mažesni, tad ir medžiagos dujinių milžinių formavimuisi juose gali pritrūkti. Kol kas gauti duomenys yra tik bandomieji, skirti patikrinti, ar teleskopai veikia taip, kaip turėtų. Moksliniai duomenys bus renkami nuo kitų metų sausio mėnesio. Speculoos stebės tūkstantį artimiausių Žemei mažųjų objektų, ieškodamas planetų tranzitų – šiose sistemose jie turėtų matytis ir nuo Žemės paviršiaus. Tikimasi, kad jis atras dešimtis naujų planetų ir gerokai papildys mūsų supratimą apie uolinių planetų bei planetų šalia mažų žvaigždžių formavimąsi.

***

SpaceX skrydžių (ne)sėkmės. Apskritai SpaceX vykdomi komerciniai kosminiai skrydžiai jau tapo tokiu įprastu dalyku, kad minėti juos naujienose neverta. Bet praeitą savaitę pakilęs skrydis buvo išskirtinis dėl keleto priežasčių. Viena – juo buvo iškelti net 64 palydovai. Tai didžiausias vienu kartu iškeltų atskirų objektų kiekis iš JAV teritorijos. Aišku, tai nebuvo dideli palydovai; visi jie yra kubiukai ar panašaus dydžio objektai, skirti moksliniams tyrimams, technologijų demonstravimui ir komercinėms reikmėms. Beje, čia irgi slepiasi vienas pirmas kartas – pirmą sykį skrydžiu iškelti vien tik mažieji palydovai. Įprastai jie būna antrinis krovinys didesnėse misijose. Taip pat šis skrydis buvo pirmasis, kuriame SpaceX panaudojo raketą, anksčiau skridusią jau du kartus. Prieš tai šia raketa buvo naudota gegužę ir rugpjūtį. Raketa ir vėl sėkmingai nusileido vandenyne, taigi bus naudojama ir ketvirtą kartą. Taip pat šis skrydis buvo pirmasis, kurio metu sėkmingai nusileido krovinį dengęs gaubtas – ankstesni bandymai tą padaryti baigėsi nesėkme. Šis bandymas irgi nebuvo tobulai sėkmingas, mat gaubtas nusileido ne ant plaukiojančios platformos, o į vandenį, bet jį iš ten pavyko ištraukti. Taip po truputį artėjame prie visiškai daugkartinių raketų tapimo realybe.

Po dviejų dienų SpaceX sėkmingai į Tarptautinę kosminę stotį išsiuntė jau šešioliktą Dragon kapsulę su atsargomis. Šio skrydžio metu įvyko nedidelė nesėkmė – raketa, turėjusi nusileisti Kanaveralo kyšulio kosmodromo nutūpimo aikštelėje, nepataikė ir nusileido į vandenį. Bet tai ne tragedija – raketa nesudužo ir ją pavyko ištraukti, taigi galbūt ją bus galima panaudoti iš naujo. Nesėkmingo nutūpimo priežastis identifikuota: nesuveikė viena iš judėjimo kryptį reguliuojančių uodegų. Šią problemą ateityje turėtų būti nesunku išspręsti, nes kontrolės mechanizmas yra labai paprastas, todėl jį galima dubliuoti. Iki šiol tai nebuvo daroma, nes raketos nusileidimas nelaikomas kritine misijos detale, tad ir jam reikalingos sistemos nedubliuojamos.

***

Kinijos Mėnulio misija. Prieš penkerius metus sėkmingai Mėnulyje nutūpdžiusi mėnuleigį Yutu, Kinija nelėtina apsukų ir rengia tolesnes misijas. Tarp jų yra antras mėnuleigis Chang’e 5, kuris netgi turėtų pargabenti į Žemę Mėnulio grunto mėginių. Tai būtų pirmas toks įvykis nuo 1976 metų ir Apollo misijų pabaigos. O tuo tarpu šeštadienį į kelionę išskrido Chang’e 4 – zondas, nusileisiantis tolimojoje Mėnulio pusėje, šalia pietų ašigalio esančiame Von Karmanno krateryje. Nors skrydis iki Mėnulio trunka neilgai, nusileidimas suplanuotas maždaug mėnesio pabaigoje. Iki tol bus tikslinama nusileidimo vieta, mat regionas, kuriame planuojama nusileisti, yra labai nelygus. Kol kas nei vienai šaliai nepavyko sėkmingai nutūpdyti zondo tolimojoje Mėnulio pusėje. Taigi Kinija šioje srityje gali būti pirmoji, taip dar labiau įtvirtindama savo, kaip kosminės valstybės, vaidmenį greta JAV, Europos sąjungos, Rusijos ir kitų šalių. Chang’e 4 neša dešimt eksperimentų – šešis kiniškus ir keturis kitų šalių įrenginius. Vieni iš jų skirti Mėnuliui tyrinėti, kiti – radijo astronomijai, kuriai tolimoji Mėnulio pusė, apsaugota nuo radijo triukšmo Žemėje, turėtų būti puiki vieta. Taip pat bus ir biologinių eksperimentų – tyrinėjama, ar Mėnulio sąlygomis įmanoma užauginti bulves.

***

Mėnulio bazių perspektyvos. Nors kalbant apie žmonių skrydžius į kosmosą artimiausiais dešimtmečiais, dažniausiai minimas Marsas, nereikėtų pamiršti ir Mėnulio. Nuolat gyvenamų tyrimų stočių įrengimas mūsų palydove būtų puiki galimybė išbandyti naujas technologijas, ištirti poveikį žmonių sveikatai ir daug geriau pasiruošti tolimesnėms misijoms. Žmonių grįžimo į Mėnulį planus rengia ir NASA, ir kitos kosmoso agentūros. Bet kaip galėtų atrodyti tokių stočių įrengimas? Nagrinėjant perspektyvas, galima remtis Antarktidos tyrimų stočių patirtimi. Mėnulyje, kaip ir Antarktidoje, yra vandens ledo, todėl vandens ir netgi erdvėlaivių kuro gabentis iš Žemės nebūtina. Tačiau reikės statybinių medžiagų, įvairios įrangos bei energijos gamybos priemonių. Energiją gauti iš Saulės Mėnulyje sudėtinga, nes naktys ten trunka dvi savaites, taigi geriau naudoti branduolinius reaktorius – vėlgi naudojantis Antarktidos patirtimi. Pirmieji skrydžiai, pavyzdžiui naudojant SpaceX Falcon Heavy raketas, galėtų gabenti po 10 tonų įrangos, kuri būtų panaudota ledui ištirpdyti, vandeniui ir kurui gaminti, bet autonomiškai bazės statybai. Žmonės skristų tik vėliau, kai jau būtų kur gyventi. Apie panašius planus kalba ir NASA, taigi gali būti, kad autonomiškai statomas stotis Mėnulio paviršiuje pamatysime per artimiausią dešimtmetį.

***

OSIRIS-REx pasiekė Bennu. Prieš savaitę, pirmadienį, NASA zondas OSIRIS-REx po dvejų metų kelionės pasiekė asteroidą Bennu. Beveik 500 metrų skersmens asteroidas sukasi aplink Saulę arti Žemės – taip arti, kad galimai kelia pavojų mūsų planetai. Skaičiavimai rodo didesnę nei 1 iš 3000 tikimybę, kad asteroidas susidurs su Žeme tarp 2175 ir 2199 metų. Tiesa, NASA šį asteroidą tyrimams pasirinko ne dėl jo pavojingumo. Tiesiog į artimesnį asteroidą nuskristi paprasčiau; be to, Bennu stebėjimai leidžia manyti, kad jis yra išskirtinai senas, galbūt netgi senesnis už Saulės sistemą. Kitaip tariant, jis susiformavo anksčiau, nei Saulė, ir tiesiog liko žvaigždės aplinkoje, reikšmingai nepakitęs per visą planetų formavimosi laikotarpį ir tolesnę evoliuciją. Bennu aplink savo ašį apsisuka per kiek daugiau nei keturias valandas – pakankamai lėtai, kad zondas galėtų ant jo nutūpti ir paimti paviršinių dulkių mėginį. Būtent tai yra pagrindinė OSIRIS-REx užduotis: pargabenti į Žemę apie 60 gramų asteroido medžiagos. Tiesa, zondas neskubės: pirmiausia metus praleis orbitoje aplink Bennu, tyrinėdamas jį iš nedidelio nuotolio, ir tik tada nutūps, papūs į dulkes, pagriebs jų, pakilusių nuo paviršiaus, debesėlį ir nuskris atgal į Žemę. Mėginio pargabenimo tikimasi 2023 metais. Jei misija pasiseks, tai bus pirmas kartas žmonijos istorijoje, kai iš asteroido pargabentas medžiagos mėginys.

***

Žaibai yra gražus atmosferos reiškinys Žemėje. O Jupiteryje jie – daug galingesni. Trumpai susipažinti su elektros išlydžiais Jupiterio audrose galite susipažinti ScienceAtNASA vaizdo siužete:

***

Vanduo Saturno sistemoje. Ne visas vanduo yra vienodas. Dauguma jo molekulių susideda iš įprastų dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies, tačiau kai kuriose vandenilį pakeičia sunkesnis jo izotopas deuteris. Jo branduolyje prie protono prikibęs ir neutronas. Deuterį turinčio vandens molekulė yra apie 5 procentais sunkesnė už įprastą – tai pakeičia jo elgesį formuojantis planetoms. Įprasto ir sunkesnio vandens gausos santykis, žymimas D/H, taip pat leidžia nustatyti vandens kilmę – pavyzdžiui, Žemės vanduo, atneštas kometų, turi tokį patį D/H, kaip ir kometų ledas. Dabar pristatyta Saturno ir jo palydovų vandens ledo analizė, atlikta pasitelkus naują metodą, leidžiantį molekulių skirtumus įvertinti per atstumą. Paaiškėjo, kad Saturno žieduose ir visuose palydovuose, išskyrus Febę, vandens ledo D/H yra vienodas ir toks pat, kaip ir Žemėje, taigi ir kilmė turėtų būti vienoda – Saulės sistemos kometos ir asteroidai. Tuo tarpu Febės vanduo turi daug daugiau deuterio – gerokai daugiau, nei bet koks kitas objektas Saulės sistemoje, kuriame šis santykis išmatuotas. Skaičiavimai rodo, kad aukštesnis D/H turėtų būti Saulės sistemos pakraščiuose, taigi gali būti, kad Febė susiformavo ten ir tik vėliau atskrido arčiau žvaigždės, kur ją pagavo Saturno gravitacija. Šią hipotezę patvirtina ir kito cheminio elemento – anglies – izotopų gausos santykis, kuris Febėje vėlgi yra visiškai kitoks, nei kituose Saturno palydovuose, ir atitinka Saulės sistemos pakraščių kūnus. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Daugybė planetų dulkėse. Besiformuojančias planetas pamatyti dažnai yra sudėtinga, nes jas dengias protoplanetinio disko dujos ir dulkės. Tačiau planetų gravitacija diskuose atveria tarpus, panašius į tarpus tarp Saturno žiedų. Dabar pristatytas didžiausias diskų ir juose esančių struktūrų tyrimas, atliktas remiantis ALMA teleskopo stebėjimais. Išnagrinėti 32 jaunų žvaigždžių, esančių Tauro žvaigždėdaros regione, diskai. Net dvylikoje jų aptikti tarpai ar kitokios dulkių struktūros. Tarp šių struktūrų nėra spiralinių vijų, kurios įprastai žymi masyvių planetų formavimąsi. Taip pat tarpai formuojasi ne dėl skirtingų cheminių elementų ir junginių sušalimo, nes jų padėtys neatitinka atstumų, ties kuriais vyksta šie faziniai virsmai. Taigi greičiausiai dulkių struktūros slepia mažesnes – superžemių ar neptūnų dydžio – planetas. Jei tokia interpretacija teisinga, šios planetos formuojasi gerokai dažniau, nei manyta iki šiol. Be to, jos formuojasi prie įvairaus dydžio žvaigždžių ir įvairiais atstumais nuo žvaigždės. Šis atradimas padeda geriau suprasti planetų formavimosi proceso detales. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dvinarių žvaigždžių formavimasis. Dauguma už Saulę masyvesnių žvaigždžių formuojasi dvinarėse arba gausesnėse daugianarėse sistemose ir jose išlieka didžiąją gyvenimo dalį. Kol kas nėra iki galo aišku, kaip tokios žvaigždės susiformuoja. Įprastai žvaigždė turėtų formuotis iš besitraukiančio dujų debesies fragmento, o tankiausia jo dalis yra centre, kur turėtų gimti viena žvaigždė; likusi fragmento dalis tampa disku. Egzistuoja dvi hipotezės apie dvinarių formavimąsi: arba jos gimsta fragmentuojant jau susiformavusiam diskui, arba atsiranda anksčiau, dėl turbulencijos dujų debesyje. Dabar nauji Persėjo molekulinio debesies stebėjimai parodė, kad svarbūs abu modeliai, bet teisingesnis, ar dažniau pasitaikantis, yra pirmasis. Iš septyniolikos tirtų sistemų dvyliktoje aptiktos greitai judančios tankios dujos; jų stebėjimai leidžia nustatyti dujų struktūrą. Paaiškėjo, kad aštuoniais atvejais dujų judėjimas atitinka disko judėjimą, t.y. dvinarės žvaigždės turi diskus. Iš keturių dvinarių, kurios greičiausiai neturi diskų, dvi yra labai tolimos – tą prognozuoja turbulencijos modelis. Pagal šį modelį, dvinarės žvaigždės susiformuoja dar prieš įgydamos diskus, taigi gali būti, kad apie trečdalį dvinarių susiformuoja dėl turbulencijos, o du trečdaliai – fragmentuojant diskams. Aišku, šį rezultatą reikėtų patikrinti stebint kitus žvaigždėdaros regionus, ir gali paaiškėti, kad dabartinis rezultatas yra tiesiog statistinė anomalija. Bet panašu, kad dvinarės formuojasi abiem keliais. Ateityje tokie rezultatai padės suprasti, kuo skiriasi skirtingais būdais susiformavusios dvinarės, pavyzdžiui kaip prie jų formuojasi planetos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

(Super)novomis apsimetanti akrecija. Vienas iš patikimiausių būdų Visatos plėtimuisi matuoti yra Ia tipo supernovos, įvykstančios, kai baltosios nykštukės paviršiuje susikaupia pernelyg daug vandenilio bei helio ir prasideda nesustabdomos termobranduolinės reakcijos. Jos sudrasko visą nykštukę į gabalus, o šio proceso metu išspinduliuoja daug rentgeno spindulių, kurių energija yra artima ultravioletiniams. Tokie spinduliai vadinami „superminkštais“, o pats reiškinys – superminkšta spinduliuote. Tokios energijos spinduliuotės neaptinkame žvaigždėse, tad buvo manoma, kad ji yra geras supernovų bei mažesnių panašių sprogimų – novų – skiriamasis bruožas. Bet dabar aptiktas trumpas žybsnis Magelano debesyje, kuris nėra nei nova, nei supernova, bet skleidžia superminkštą spinduliuotę. Reiškinys, pagal apžvalgą, kurioje aptiktas, pavadintas ASASSN16-oh, lokalizuotas į regioną, mažesnį už baltosios nykštukės paviršiaus plotą, be to, jo spektre nematyti plačių linijų, kurios žymėtų dideliu greičiu judančią medžiagą. Atradėjai duomenis interpretuoja kaip medžiagos akrecijos į baltąją nykštukę požymį. Akrecijos metu ties nykštukės pusiauju susidarė medžiagos kalnagūbris, į kurį krentanti nauja medžiaga įkaito pakankamai, kad skleistų rentgeno spindulius, tačiau termobranduolinių reakcijų nevykdytų ir sprogimo nesukeltų. Šis atradimas reiškia, kad ne kiekvienas superminkštos spinduliuotės šaltinis yra supernova, taigi reikia kritiškai peržiūrėti ir tolimų Ia tipo supernovų duomenis. Tai iš principo gali pakeisti dabartines žinias apie Visatos plėtimosi kitimą laikui bėgant, nors kol kas negalime tvirtinti, kad taip bus iš tikro. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Neigiama masė kosmose? Tamsioji materija ir tamsioji energija kartu sudaro apie 95% Visatos masės energijos, tačiau kol kas mes kone visiškai nežinome, kas tai per dariniai. Nekeista, kad karts nuo karto atsiranda naujų egzotiškų hipotezių, siekiančių juos paaiškinti – ar po vieną, ar abu iškart. Praeitą savaitę publikuotame straipsnyje siūlomas abiejų „tamsiųjų“ reiškinių paaiškinimas remiasi hipotetine neigiamą masę turinčią medžiaga, užpildančia kosmosą. Tokia idėja nėra visiškai nauja – ją, kaip galimą reliatyvumo teorijos lygčių sprendinį, įvardijo dar Einšteinas. Bet naujame darbe hipotezė nagrinėjama nuodugniai, remiantis skaitmeniniais modeliais. Jie parodo, kad neigiamos masės skystis turėtų suformuoti halus aplink galaktikas ir taip paaiškintų ir galaktikų sukimosi kreives, ir gravitacinio lęšiavimo signalus iš galaktikų ir spiečių. Didesniais masteliais neigiama masė galėtų skatinti Visatos plėtimąsi, tačiau greitėjantis plėtimasis įmanomas tik tada, jei neigiama masė nuolatos kuriama visoje erdvėje. Dar vienas įdomus modelių rezultatas – Hablo parametras, nurodantis plėtimosi spartą, tokioje visatoje reikšmingai kinta laikui bėgant. Tai galėtų paaiškinti šiuo metu matomus neatitikimus, matuojant Hablo parametrą aplinkinėje Visatoje ir tolimoje praeityje. Nors tai tik pirmieji žingsniai, modelis atrodo įdomus ir vertas tolesnių tyrimų. Net jei paaiškės, kad neigiamos masės skystis neegzistuoja, modelis gali padėti geriau suprasti realų Visatos veikimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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 *