Kąsnelis Visatos CCCLXXIII: Srovės

Daugybės dalykų Visatoje nežinome, ir galbūt niekada ir nesuprasime. Bet net ir gerai ištirti objektai kartais pažeria netikėtumų. Pavyzdžiui, vidinė Saulės sistemos dalis atrodo geriausiai ištirtas kosmoso regionas, tačiau dulkių pasiskirstymas ir judėjimas ten, pasirodo, yra gana netikėtas. Marse seniai ištirta lyguma, pasirodo, yra jūros potvynių išgraužtas kanalas. Egzoplanetų atmosferos irgi elgiasi ne taip, kaip galvojome, o viena aktyvi galaktika yra aktyvesnė, nei manėme iki šiol, tiesiog gerai slepiasi. Apie šias ir kitas naujienas kviečiu skaityti žemiau.

***

Space Launch System vėlavimai. NASA nuo 2010 metų kuria naujos kartos raketą-nešėją Space Launch System (SLS), kurios pirmasis skrydis numatytas 2020-ųjų birželį. Deja, pastaruosius porą metų su sistema susiję darbai vėluoja. Praeitą savaitę paskelbtame JAV Prezidento administracijos biudžeto pasiūlyme įtraukti keli pokyčiai, greičiausiai nulemti šių vėlavimų. Pirmasis – nurodyta koncentruotis į sistemos užbaigimą, o ne tobulinimą ir praplėtimą, kurie buvo numatomi anksčiau. Pagal dabar vykdomą planą, SLS turės keturis variantus – bandomąjį, įgulos, ir du skirtingo dydžio krovininius. Naujajame plane numatyta pirmiausia galutinai užbaigti bandomąjį variantą, o patobulinimus daryti kažkada neapibrėžtoje ateityje. Kiti du pokyčiai išplaukia iš pirmojo: numatyta, kad planuojamos Mėnulio vartų (angl. Lunar gateway) kosminės stoties komponentai turėtų būti skraidinami komerciniais užsakymais, taip pat komercinės raketos turėtų skraidinti ir Europa Clipper misiją, skrisiančią į Jupiterio palydovą Europą. Anksčiau visi šie darbai buvo numatyti SLS, kuri būtų galingesnė už dabartines komercines raketas, taigi pagal naująjį planą skrydžių reikės daugiau, o kelionė į Europą truks ilgiau. Taip pat trečiadienį paskelbta, kad Orion įgulos kapsulės skrydis aplink Mėnulį, kuris turėjo būti pirmasis SLS skrydis, gali įvykti ir be SLS. Aišku, šie teiginiai dar nėra galutinai patvirtinto NASA veiksmų plano ar biudžeto dalis, bet tendencijos neatrodo labai geros.

***

Dulkės vidinėje Saulės sistemoje. Kiekviena planetų sistema formuojasi iš dulkėto dujų disko aplink jauną žvaigždę. Laikui bėgant diskas pranyksta, bet kažkiek dulkių išlieka. Taip pat per milijardus metų besidaužantys ir byrantys asteroidai sukuria naujų dulkių, kurios pasklinda žvaigždės sistemoje. Jau daugiau nei ketvirtį amžiaus žinome, kad dulkės kaupiasi Žemės orbitoje ir sukuria Zodiakinę šviesą. Apie dešimt metų žinome ir apie analogišką dulkių žiedą Veneros orbitoje, nors jo egzistavimas tvirtai įrodytas tik 2013-aisiais. Dabar paskelbta, jog panašus dulkių žiedas egzistuoja ir Merkurijaus orbitoje. Iki šiol manyta, jog artimiausia Saulei planeta nesugebėtų išlaikyti dulkių savo orbitoje – jas išgarintų ar nupūstų Saulės spinduliuotė ir vėjas. Visgi paaiškėjo, kad ir Merkurijaus orbitoje dulkių koncentracija yra keliais procentais didesnė, nei kitur tarpplanetinėje erdvėje. Atradimas padarytas visiškai atsitiktinai, nagrinėjant Saulę stebinčio zondo Stereo duomenų tikslumą. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

Dar vienas atradimas susijęs su Veneros orbitoje esančiu dulkių žiedu. Anksčiau buvo manoma, kad jis, kaip ir Žemės orbitos žiedas, susiformavo iš Asteroidų žiedo dulkių, po truputį migruojančių Saulės link. Bet skaitmeniniai modeliai parodė, kad taip nėra – dulkės, migruojančios iš Asteroidų žiedo, neužstringa ties Venera. Išbandę įvairius alternatyvius dulkių šaltinius, mokslininkai nustatė, kad vienintelis tikėtinas paaiškinimas yra toks, kad dulkes paskleidžia asteroidai, skrajojantys beveik tiksliai Veneros orbitoje. Tokius asteroidus aptikti būtų labai sudėtinga, todėl nekeista, kad kol kas jų nesame atradę. Šis tyrimas gali paskatinti detalesnes asteroidų paieškas Saulės sistemos centrinėje dalyje. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

***

Endeavour kraterio panorama. Šaltinis: NASA

Pernai, birželio 10 dieną, Marse prasidėjo audra, uždengusi didžiąją dalį planetos ir privertusi marsaeigį Opportunity užmigti visiems laikams. Dabar NASA paskelbė Endeavour kraterio panoramą, sudėtą iš paskutinių Opportunity atsiųstų nuotraukų. Nuotraukos darytos gegužės 13 – birželio 10 dienomis. Endeavour kraterį Opportunity tyrinėjo nuo 2011 metų, važiuodamas jo pakraščiu. Pernai jis buvo pradėjęs leisti gilyn į kraterį, bet audra sustabdė šiuos planus.

***

Seniai ištirtas Marso pajūrys. Tolimoje praeityje Marse buvo vandenynų ir jūrų. Taip pat ten vykdavo katastrofiški potvyniai, kurie išgrauždavo milžiniškus kanalus. Būtent tokie kanalai, aptikti 1972 metais iš orbitos, paskatino didžiulį susidomėjimą Marsu, kaip vieta, kurioje kadaise galėjo egzistuoti gyvybė. 1997 metais Marse nusileidęs Pathfinder ir iš jo išlindęs pirmasis marsaeigis Sojourner tyrinėjo vieną tokią senų potvynių užlietą žemumą, bet tą supratome tik dabar. Dar iki Pathfinder misijos pradžios buvo aišku, kad nusileidimo vieta yra didelis kanalas, tačiau nusileidus surinkti duomenys neleido atmesti hipotezės, kad kanalą sukūrė uolienų lavinos ar lavos tėkmės, o ne vanduo. Dabar, iš naujo išnagrinėjus aplinkinių regionų duomenis paaiškėjo, kad Pathfinder nusileidimo kanalas yra tiesiai tarp senovinės jūros ir šiaurinio vandenyno baseinų. Tikėtinas jūros lygis buvo truputį žemesnis, nei kanalo, taigi vanduo iš jūros į vandenyną ištekėti galėjo tik katastrofiškų potvynių metu. Tuo tarpu jei kanalus būtų sukūrusios nuošliaužos ar lava, jie tolygiai žemėtų nuo pietinių aukštumų iki pat vandenyno. Tokie katastrofiški potvyniai kanaluose galėjo palikti ir gyvybės pėdsakų, jei tos gyvybės buvo jūroje ar ją maitinusiuose šaltiniuose, taigi ir Pathfinder duomenys, ir ateities misijų panašiose vietose surinkta informacija gali būti labai naudinga gyvybės paieškoms Raudonojoje planetoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Scientific Reports.

***

Asteroido Bennu sukimasis greitėja. Asteroidas Bennu, aplink kurį šiuo metu skrajoja zondas OSIRIS-REx, sukasi po truputį vis greičiau. Vieną kartą aplink ašį jis apsisuka maždaug per 4,5 valandos, bet šis periodas sutrumpėja viena sekunde per šimtą metų. Atradimas padarytas išnagrinėjus asteroido stebėjimus, atliktus 1999, 2005 ir 2012 metais. Visais stebėjimais nustatytas asteroido sukimosi periodas; pirmųjų dviejų stebėjimų duomenys atitinka ir nekintančio sukimosi greičio modelį, tačiau 2012 metais asteroidas sukosi jau pastebimai greičiau. Šiemet OSIRIS-REx irgi išmatuos Bennu sukimosi greitį, ir padarys tą daug tiksliau, nei įmanoma antžeminiais ar Hablo teleskopo stebėjimais. Tai bus puiki galimybė patikrinti šio tyrimo rezultatus. Jei paaiškės, kad asteroidas tikrai sukasi vis greičiau, tai gali būti YORP efekto – nevienodai atsispindinčios Saulės šviesos sukeliamos jėgos – padarinys. Per milijonus ir milijardus metų greitėjantis asteroidas turėtų po truputį prarasti paviršines uolienas, o galiausiai išvis subyrėti. Tolesni Bennu stebėjimai padės suprasti, kaip vyksta tokia evoliucija. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Srovės Europos vandenyne. Jupiterio palydovas Europa turi popaviršinį vandenyną, kurio vanduo yra labai druskingas. Jupiterio magnetinis laukas, sąveikaudamas su ištirpusiomis druskomis, gali sukelti globalią vandens srovę ties Europos pusiauju – tą rodo nauji skaitmeniniai modeliai. Srovės greitis gali siekti kelis centimetrus per sekundę – nedaug, bet pakankamai, kad spaustų Europą kaustantį ledą ir suformuotų įtrūkimus jame. Be to, judantis vanduo sumaišo medžiagas visame vandenyne, ypač padeda maišytis skirtinguose gyliuose esančioms medžiagoms, taigi gali paskatinti sudėtingas chemines reakcijas ir gal net gyvybės formavimąsi. Srovė nėra vienintelis magnetinio lauko poveikis Europai. Dalis magnetinės energijos išsisklaido palydovo ašigaliuose ir tirpdo ten esantį ledą. Šis rezultatas atitinka stebėjimų duomenis, rodančius, kad ledas ties Europos ašigaliais yra plonesnis, nei kitur. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Fotocheminės reakcijos egzoplanetų atmosferose. Egzoplanetos, ypač karštos ir dujinės, gali turėti labai sudėtingas atmosferas. Vienas iš reiškinių, vykstančių jose, yra fotocheminės reakcijos, t.y. cheminės reakcijos, sukeliamos dujas veikiant žvaigždės spinduliuotei. Neseniai pristatyti laboratorinių tyrimų rezultatai, kuriuose nagrinėjamas fotochemijos poveikis daug vandenilio ir anglies turinčioms planetų atmosferoms. Nagrinėtos atmosferos pradžioje susidėjo iš vandenilio bei anglies monoksido molekulių, o jų temperatūra buvo tarp 600 ir 2700 kelvinų (327 ir 2427 laipsnių Celsijaus). Paveikus dujas ultravioletine spinduliuote, jose ėmė formuotis daug vandens ir anglies dvideginio, taip pat kietų dalelių, kurios gali suformuoti miglą egzoplanetose. Vandens susiformavimas buvo netikėtas, nes bandomosiose atmosferose anglies ir deguonies kiekis yra vienodas; iki šiol buvo manoma, kad vanduo formuojasi tik aplinkoje, kur deguonies yra gerokai daugiau, nei anglies. Įdomu ir reikšminga ir tai, kad fotocheminės reakcijos išvedė sistemą iš šiluminės pusiausvyros. Tai reiškia, kad analizuojant egzoplanetų atmosferų duomenis, būtina atsižvelgti ir į spinduliuotės sukeliamas reakcijas, kurios gali labai pakeisti atmosferų sudėtį. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

***

Egzoplanetų magnetiniai laukai. Planetos magnetinis laukas greičiausiai yra labai svarbus veiksnys, nulemiantis jos tinkamumą gyvybei. Bent jau taip galima spręsti lyginant Žemę, turinčią stiprų magnetinį lauką, su jo neturinčiais Venera ir Marsu. Dabar pristatyti skaičiavimai, rodantys, kad panašų į Žemės ar stipresnį magnetinį lauką turi tik nedidelė dalis uolinių egzoplanetų. Remdamiesi planetų magnetizmo modeliais ir egzoplanetų stebėjimų duomenimis, mokslininkai įvertino magnetinio lauko stiprumą beveik 500 egzoplanetų. Paaiškėjo, kad Žemės magnetinio lauko stiprį viršija tik 11% planetų. Iš uolinių planetų, esančių savo žvaigždžių gyvybinėse zonose, vos vienintelė Keplerio-186f turi stipresnį už Žemės magnetinį lauką. Daugelio žinomų egzoplanetų magnetinis laukas gali būti labai silpnas todėl, kad jos skrieja labai arti savo žvaigždžių, yra potvyniškai prie jų prirakintos ir dėl to aplink savo ašį sukasi labai lėtai. Šie rezultatai leis tikslingiau parinkti egzoplanetas, kurias verta stebėti detaliau, ieškant galimų gyvybės požymių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Labai jauna dvinarė žvaigždė. Masyvios žvaigždės dažnai formuojasi dvinarėse ar daugianarėse sistemose, o jų evoliuciją bent iš dalies nulemia žvaigždžių tarpusavio sąveika. Ta sąveika gali prasidėti labai anksti, dar žvaigždėms besiformuojant, tad norint ją gerai suprasti, reikia tyrinėti masyvias dvinares žvaigždes nuo pat ankstyviausių stadijų. Dabar pristatytos dvi masyvių jaunų žvaigždžių poros, kurias skiria mažesni atstumai nei bet kurią anksčiau atrastą porą. Katalogo numeriais PDS 27 ir PDS 37 žinomas sistemas sudaro žvaigždės, daugiau nei aštuonis kartus masyvesnės už Saulę. Atstumai tarp žvaigždžių porų yra 30 astronominių vienetų PDS 27 ir 42-54 astronominiai vienetai PDS 37. 30 astronominių vienetų yra maždaug atstumas tarp Saulės ir Neptūno – nesuvokiamai didelis žmogiškais mastais, bet ganėtinai mažas, kalbant apie planetines sistemas. Abiejų žvaigždžių protoplanetiniai diskai tikrai sąveikauja, taip pat ir pačios žvaigždės gali paveikti viena kitą. Šios sistemos, kaip ir kitos panašios, kai bus atrastos, taps puikiomis laboratorijomis aiškinantis masyvių žvaigždžių sąveiką ir ieškant atsakymo, kodėl gi masyvios žvaigždės taip dažnai formuojasi poromis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktinė audra arbatos puodelyje. Įvairios kosmose matomos struktūros dažnai pavadinamos pagal dalykus, kuriuos vizualiai primena – taip atsiranda ir Šiaurės Amerikos ūkas, ir Sombrero galaktika. Vienas iš tokių objektų yra SDSS J1430+1339, poetiškiau žinomas kaip Arbatos puodelio galaktika. Ne veltui – viename galaktikos šone matyti aiškus dujų žiedas, panašus į puodelio rankeną, prikibusią prie galaktikos. Jau seniau buvo nustatyta, kad „rankeną“ sukūrė galaktikos branduolio aktyvumo epizodas. Sprendžiant iš regimųjų spindulių ruože gautų duomenų, epizodo metu galaktikos branduolio šviesis turėjo būti 50-600 kartų didesnis už dabartinį. Bet nauji rentgeno stebėjimai papildo ir iš dalies pakeičia šį supratimą. Pasirodo, galaktikos centrą gaubia labai daug dulkių, kurios nepraleidžia regimųjų spindulių, taigi dabartinis branduolio šviesis yra gerokai didesnis, nei manyta iki šiol. Tai reiškia, kad branduolys priblėso ne 50-600, o daugiausiai 25 kartus per pastaruosius 100 tūkstančių metų. O rankenos tuštumoje – burbule – aptikta karštų dujų, taigi greičiausiai burbulą sukūrė ne branduolio spinduliuotė, o iš jo pučiantis vėjas. Tai yra viena iš vos kelių galaktikų, kuriose matomi aktyvaus branduolio vėjo sukurti burbulai; daugelyje kitų galaktikų jie aptinkami tik nagrinėjant visos galaktikos spinduliuotės spektrą. Taip pat nustatyta, kad burbulą sukūrusio aktyvumo epizodo metu spinduliuotos galios santykis su branduolio rentgeno spinduliuote yra beveik toks pat, kaip elipsinėse galaktikose, kuriose burbulus sukuria ne vėjai, o labai energingų dalelių čiurkšlės. Šis atradimas įdomus tuo, kad rodo, jog tarp labai skirtingų procesų – vėjų ir čiurkšlių – yra tam tikrų panašumų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Labai tolimi kvazarai. Kvazarai – ypatingai sparčiai medžiagą ryjančios supermasyvios juodosios skylės ir jų aplinka – yra kone tolimiausi matomi objektai Visatoje. Jų spinduliuotė tokia ryški, kad pasiekia mus net iš tų laikų, kai Visatos amžius buvo mažiau nei 800 milijonų metų (dabartinis amžius – 13,7 milijardo). Taigi tyrinėdami tolimus kvazarus, galime tyrinėti ir pirmųjų galaktikų atsiradimą bei vystymąsi. Tiesa, iki šiol beveik visi aptikti labai tolimi kvazarai buvo ir išskirtinai energingi, daug energingesni nei aplinkinėje Visatoje. „Energingumas“ čia apibrėžiamas Edingtono riba: ji nurodo, kaip ryškiai gali šviesti konkrečios masės objektas dėl į jį sferiškai krentančios medžiagos. Anksčiau žinomų tolimų kvazarų šviesis buvo lygus ar šiek tiek viršijo Edingtono ribą. Didele dalimi tai yra selekcijos efektas: energingesnius kvazarus aptikti daug lengviau. Bet, gerėjant stebėjimų ir analizės įrangai, atrandami vis blausesni objektai. Štai praeitą savaitę paskelbta apie net 83 naujus tolimus kvazarus. Visų jų spinduliuotė atsklinda iš laikų, kai Visatos amžius nesiekė milijardo metų, o jų šviesis – mažesnis nei Edingtono riba. Tai padeda susidaryti vaizdą apie aktyvių galaktikų populiacijos savybes Visatos jaunystėje. Naujųjų duomenų bei seniau žinomų ryškesnių kvazarų analizė parodė, kad ryškiųjų objektų, lyginant su blausesniais, tolimoje Visatoje yra šiek tiek daugiau, nei aplinkinėje; tai gali būti vis dar selekcijos efektų pasekmė, bet gali byloti ir apie kažkokį fizikinį skirtumą. Taip pat nustatyta, kad visi kvazarai išspinduliavo mažiau nei 10% vandenilį jonizuojančių fotonų, kurie Visatoje sklandė tuo metu. Tai reiškia, kad pagrindinis Visatos dujas rejonizuojančios energijos šaltinis buvo ne kvazarai, o kažkas kita – galbūt daug blausesnės aktyvios galaktikos, galbūt žvaigždės, galbūt supernovų sprogimai. Be to, tyrimo metu aptiktas pirmasis už Edingtono ribą blausesnis kvazaras, kurio kosmologinis raudonasis poslinkis didesnis nei 7; tai atitinka Visatos amžių, mažesnį nei 770 milijonų metų. Tyrimo rezultatai publikuojami grupėje straipsnių Astrophysical Journal, pagrindinis iš jų yra čia; tolimojo kvazaro aptikimo straipsnis – čia.

***

Kasdien pasirodanti daugybė naujų atradimų gali sudaryti įspūdį, kad mokslininkams tuoj nebeliks darbo. Bet nesvarbu, kiek daug mes visko ištiriame, visada yra dalykų, kurių dar nesuprantame. O kai kurių galime nesuprasti niekados. Apie dešimt tokių Visatos keistenybių – savaitės filmuke:

***

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

Laiqualasse

4 comments

  1. „Dalis magnetinės energijos išsisklaido palydovo ašigaliuose ir tirpdo ten esantį ledą. “

    Mhm? Nelabai pagaunu, kaip ta dalis magnetinės energijos gali išsisklaidyti šiluminiu pavidalu.

    1. Greičiausiai taip, kad magnetinis laukas veikia krūvį turinčius atomus ir molekules, jie nori judėti, bet aplinkinis ledas judėti neleidžia, todėl atsiranda trintis ir viskas ima kaisti. Deja, tiksliau ir pats nežinau.

  2. Kaip paaiskintumet, kodel dauguma planetu saules sistemos sukasi j viena puse o dvi j kita? Lygiai tas pats su sukimosi apie savo asi. Ne visos vienodai, jeigu mokslas aiskina, kad buvo didysis sprogimas, tuomet pagal fizikos desnius viskas turi suktis vienodai.

    1. Nelabai supratau klausimo. Visos planetos aplink Saulę sukasi ta pačia kryptimi. Aplink savo ašį Venera ir Uranas sukasi priešinga kryptimi, nei kitos (ir negu sukasi aplink Saulę), greičiausiai dėl didelių susidūrimų jaunystėje, kurie stipriai pakreipė sukimosi ašį. Su didžiuoju sprogimu tai yra susiję tik tuo, kad Visata nuo jo prasidėjo. Visatos plėtimasis neturi jokios tiesioginės įtakos tokiais mažais masteliais, kaip planetų sistemų formavimasis. Ir net dideliais masteliais sukimasis kaip tik turėtų būti įvairiomis kryptimis – bendra Visatos objektų sukimosi ašis prieštarautų dabartiniam supratimui apie jos ilgalaikę evoliuciją.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *