Kąsnelis Visatos CCCLXXVII: Orai

Kosmoso orai, (egzo)planetų orai – orų prognozės ir tyrimai toli gražu nėra vien meteorologų užsiėmimas. Aplink Žemę kosmose vykstantys procesai svarbūs palydovų darbui, o kitose planetose aptinkami atmosferiniai reiškiniai padeda išsiaiškinti apie tų planetų savybes. Kitose naujienose – eilinė neeilinė nuostabi SpaceX sėkmė, geležimi besispjaudantys vulkanai, rudosios nykštukės ir dar šis tas. Gero skaitymo!

***

Kosmoso orų prognozės. Kosmoso orai – Saulės vėjas, geomagnetinės audros ir panašūs reiškiniai – yra labai svarbūs mūsų palydovams, o netolimoje ateityje taps labai reikšmingi ir astronautų sveikatai bei gyvybei. Palydovuose yra daug sudėtingų elektroninių prietaisų, kuriuos lengvai sugadinti gali vos keli energingi elektronai, kurių Žemės magnetosferoje yra pilna. Problemos sprendimą apsunkina tai, kad magnetosferos konfigūracija ir elektronų koncentracija erdvėje nuolatos kinta. Dabar pristatytas naujas modelis, kuris turėtų duoti tikslias bent 24 valandų trukmės prognozes apie didelės energijos elektronų pasiskirstymą Van Aleno žieduose – magnetosferos dalyje 13-48 tūkstančių kilometrų atstumu nuo Žemės paviršiaus. Šie žiedai apima geostacionarią orbitą, kurioje skrieja dauguma ryšių palydovų. Svarbu, kad modelis veikia net ir Saulės audrų metu, kai pokyčiai yra labai spartūs ir dideli. Pagrindinė modelio įtraukiama naujovė – elektronų ir magnetinių bangų sąveika, matematiškai aprašyta tik prieš keletą metų. Modelio patikrinimas parodė, kad gauti rezultatai gerai atitinka ilgalaikių stebėjimų duomenis, tad galima pagrįstai teigti, jog modelis yra naudingas įrankis kosmoso orams prognozuoti. Tikslesnės prognozės leis operatyviai reaguoti į kosmoso orų pokyčius ir padės išvengti palydovų gedimų. Tyrimo rezultatai publikuojami Space Weather.

***

SpaceX nutūpdė tris raketas. Prieš metus SpaceX išbandė raketą Falcon Heavy, Marso link pasiuntė Tesla automobilį ir sėkmingai nutūpdė dvi iš trijų raketų-nešėjų. Praeitą savaitę SpaceX išsiuntė Falcon Heavy į pirmąjį komercinį skrydį, jo metu iškėlė į orbitą Saudo Arabijos kompanijos ryšių palydovą ir sėkmingai nutūpdė visas tris raketas-nešėjas bei pagavo abu krovinio gaubtus. Visos misijos dalys įvyko be problemų, taigi galime tikėtis, kad ateityje nutūpimai ir pagavimai taps kasdienybe. Kiekviena sėkmingai pagauta ir daug kartų panaudojama kosminės misijos dalis sumažina jos kainą. SpaceX vadovas Elonas Muskas kaip vieną iš kompanijos tikslų yra įvardijęs visų raketos dalių daugkartinį panaudojimą, kad misijos savikainą sudarytų praktiškai tik krovinys ir raketos kuras.

***

Curiosity tyrinėja molingą gruntą. Vienas iš pagrindinių Curiosity taikinių nuo pat misijos pradžios buvo molingo grunto regionas Sharp kalno šlaite. Praeitą savaitę marsaeigis pagaliau pasiekė ir pragręžė paviršių tame regione. Tai buvo pirmas atvejis, kai Curiosity mėginį išgręžė nenaudodamas kalimo režimo grąžte – uoliena pasirodė tokia minkšta, kad jai suardyti užteko grąžto sukimosi. Trečiadienį mėginys įdėtas į Curiosity korpuse esančią laboratoriją, bet sudėties tyrimo rezultatų dar teks palaukti. Tikimasi, kad šio regiono analizė padės suprasti, kaip ir kada Gale krateris, kurio centre stovi Sharp kalnas, buvo užlietas vandeniu.

***


Deimo tranzitas Saulės disku šių metų kovo 17 dieną. Curiosity nuotrauka. Šaltinis: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Žemėje Saulės užtemimai būna įspūdingi, nes Mėnulio regimasis dydis yra beveik toks pat, kaip Saulės, todėl palydovas gali visiškai uždengti žvaigždę. Marse Saulės užtemimai irgi vyksta, tačiau Marso palydovai Fobas ir Deimas yra gerokai mažesni už Mėnulį, tad visos Saulės neuždengia. Šioje nuotraukoje matome 16 km skersmens Deimo tranzitą Saulės disku. Tai nėra vienintelis panašus reiškinys, kurį pamatė Smalsiukas: per beveik septynerius (Žemės) metus, praleistus Marse, jis matė dar bent vieną užtemimą, kai 2013 metų rugpjūtį Saulę dalinai pridengė 26 km skersmens ir gerokai arčiau skriejantis Fobas. Šios nuotraukos padeda geriau suprasti Marso palydovų formą ir jų orbitų pokyčius.

***

Metano kiekis Marse. Dar 2013 metais Curiosity Marse aptiko metano; nauja duomenų analizė šiemet patvirtino, kad dujos tikrai buvo aptiktos. Metanas yra vienas iš galimų biopėdsakų – biologinius procesus žyminčių junginių. Tačiau kiti zondai ir instrumentai metano vis nerasdavo, tad buvo neaišku, kaip yra iš tiesų. Ankstesnių zondų jautrumas buvo toks, kad jie galėjo ir neaptikti to metano, kurį aptiko Curiosity, jei dujos išsisklaidytų atmosferoje. Bet dabar pristatyti nauji rezultatai, gauti ExoMars zondu. Jis taip pat neaptiko metano, nors jo jautrumas gerokai didesnis, nei ankstesnių. Tai reiškia, kad metano Marse yra bent 10-100 kartų mažiau, nei galima būtų prognozuoti pagal Curiosity gautus rezultatus. Paaiškinimo tokiam neatitikimui kol kas nėra – gali būti, kad kažkoks cheminis (o gal net biologinis) procesas tame pačiame Gale krateryje, kur važinėja Curiosity, sugeria metaną ir neleidžia jam pasklisti atmosferoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Geležies ugnikalniai metaliniuose asteroiduose. Žemėje yra ugnikalnių, pro kuriuos į paviršių kartais veržiasi magma. Ledo kaustomuose Saulės sistemos kūnuose randami „ledikalniai“, pro kuriuos į paviršių veržiasi dalinai ištirpęs ledas. Saulės sistemos jaunystėje galėjo egzistuoti ir trečias analogas – „metalkalniai“, pro kuriuos į metalinio asteroido paviršių veržėsi gelmėse esantis skystas metalas, daugiausiai geležis. Metaliniai asteroidai yra didelių protoplanetinių kūnų liekanos; patys kūnai suiro katastrofiškų susidūrimų metu, taip atverdami masyvius metalinius branduolius. Tuo metu branduoliai dar greičiausiai nebuvo sustingę, todėl metaliniai asteroidai kurį laiką egzistavo kaip skysto metalo lašai. Stingti jie ėmė nuo paviršiaus gilyn; tai sukėlė problemą, mat stingdamas metalas traukiasi. Taigi paviršiniai asteroido sluoksniai ėmė temptis ir eižėti, o pro įtrūkimus į paviršių galėjo veržtis giliau esantis skystas metalas. Šiandieniniuose asteroiduose „metalikalnių“ aptikti nesitikima, tačiau jų paviršiuje gali būti senovės išsiveržimų pėdsakų. Pėdsakų pobūdis priklauso nuo išsiveržusios medžiagos cheminės sudėties: grynos geležies srautai pasklistų tolygiai, o turintys lengvesnių elementų greičiausiai sproginėtų ir paliktų kraterių. 2022 metais į metalinį asteroidą Psichę išskris NASA zondas; jo surinkti duomenys padės patikrinti ir patobulinti šiuos modelius ir leis geriau suprasti, kaip formavosi planetų branduoliai. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Saulė šildo Jupiterio atmosferą. Jau kurį laiką žinoma, kad Jupiterio magnetosfera ir gerokai giliau esanti stratosfera yra susijusios – kai viena iš jų įkaista, įkaista ir kita. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, paaiškinantys šį reiškinį. Pasirodo, kaltininkas yra Saulės vėjas. 2017 metų sausį, vasarį ir gegužę pastebėta, kad Jupiterio pašvaistės sustiprėja tada, kai pro planetą pučia stipresnis Saulės vėjo gūsis. Tą galima paaiškinti Saulės vėjo sąveika su planetos magnetosfera: stipresnis vėjas suspaudžia magnetinio lauko linija ir nustumia energingas elektringas daleles gilyn į atmosferą. Ten jos, susidūrusios su neutraliomis dujomis, įkaitina pastarąsias ir sukelia ryškesnes pašvaistes. Šiek tiek netikėta, kad pokyčiai planetos atmosferoje įvyksta per mažiau nei parą nuo Saulės vėjo gūsio; anksčiau buvo manoma, kad Jupiteryje šiluminiai procesai turėtų būti lėtesni. Tolesni sąveikos tyrimai padės geriau suprasti planetų atmosferų savybes. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Naujos TESS planetos. Pernai darbą pradėjęs kosminis teleskopas TESS jau atrado ne vieną planetą, o praėjusią savaitę praplėtė pasiekimų sąrašą ilgiausio periodo ir mažiausio spindulio planetomis. Ilgiausio periodo TESS aptikta planeta yra HD 21749b, kuri aplink savo žvaigždę apsisuka per 36 dienas. Jos spindulys pustrečio karto viršija Žemės, o archyviniai žvaigždės stebėjimų duomenys rodo, kad planetos masė greičiausiai yra apie 23 Žemės mases, truputį didesnė, nei Neptūno, nors spindulys ir mažesnis. Gali būti, kad planetą gaubia masyvi, tačiau dalinai permatoma, atmosfera, todėl tikrasis planetos tankis yra mažesnis, nei čia nustatyta. Atradėjai teigia, kad tokiu atveju planeta greičiausiai yra ledinė, o ne uolinė.

Kita aptikta planeta – HD 21749c – sukasi toje pačioje sistemoje. Jos spindulys yra netgi mažesnis, nei Žemės, tačiau masė kol kas nežinoma. Sprendžiant iš kitų egzoplanetų duomenų, planeta turėtų būti šiek tiek masyvesnė už Žemę (mūsų planeta, pasirodo, yra neįprastai mažo tankio, kaip uolinė), tačiau tikslių duomenų reikės palaukti. Kaip bebūtų, tai yra pirmoji TESS aptikta nedidesnė už Žemę planeta. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gyvybė artimiausiose egzoplanetose. Dauguma žvaigždžių Galaktikoje yra mažesnės ir blausesnės už Saulę raudonosios nykštukės, tad jų gyvybinės zonos yra daug arčiau pačių žvaigždžių. Tačiau šių žvaigždžių ultravioletinė ir rentgeno spinduliuotė yra panašaus stiprumo, kaip Saulės, tad gyvybinėje zonoje esančios planetos gauna daug daugiau jonizuojančios spinduliuotės, nei Žemė. Tokia situacija pesimistiškai nuteikia Žemės analogų ieškotojus – net jei tokios planetos ir turi skysto vandens, gyvybei ten išlikti būtų sudėtinga dėl nesiliaujančios kenksmingos spinduliuotės. Visgi toks mąstymas nebūtinai yra teisingas: naujame tyrime teigiama, kad sąlygos mažų žvaigždžių planetose nebūtinai yra blogesnės, nei buvo Žemėje jos jaunystėje. Tyrime sumodeliuota ultravioletinės spinduliuotės sklaida keturių egzoplanetų atmosferose: Proksimoje b, TRAPPIST-1e, Ross-128b ir LHS-1140b. Jos visos sukasi aplink raudonąsias nykštukes ir yra palyginus netoli nuo Žemės. Paaiškėjo, kad net jei tos planetos dėl žvaigždės žybsnių neteko didžiosios dalies atmosferos, ar jei jų atmosferose nėra ozoną galinčio formuoti deguonies, ultravioletinės spinduliuotės intensyvumas planetų paviršiuje neviršija to, kokį išgyveno Žemė prieš keturis milijardus metų. Mes gerai žinome, kad prieš keturis milijardus metų Žemėje tikrai buvo gyvybės, tad gyvybė gali egzistuoti ir šiose tirtose planetose; bent jau UV spinduliuotė neturėtų būti veiksnys, ribojantis gyvybės atsiradimą ir vystymąsi. Aišku, šiandieninei žemiškai gyvybei toki UV spinduliuotės srautai būtų žalingi, o gal net pražūtingi, bet jau ką gyvybė moka, tai prisitaikyti prie įvairiausių aplinkos sąlygų. Todėl neverta pasiduoti pesimizmui. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Siera prie jaunų žvaigždžių. Siera yra dešimtas dažniausias elementas Visatoje, tačiau žvaigždėdaros regionuose jos aptinkama labai mažai. Kodėl taip yra, padeda išsiaiškinti nauji besiformuojančios žvaigždės stebėjimai, atlikti skraidančia observatorija SOFIA. Stebėjimams pasirinktas objektas MonR2 IRS3, esantis Vienaragio žvaigždyne. Labai tiksliai išmatuotame objekto spektre aptikta sieros dvideginio, kurio gausa maždaug du milijonus kartų mažesnė, nei vandenilio. Visatoje sieros vidutiniškai yra 25 kartus daugiau, nei aptikta šiais stebėjimais – rezultatas daugmaž atitinka ankstesnius sieros kiekio prie jaunų žvaigždžių matavimus. Visgi naujaisiais stebėjimais taip pat išmatuotas tipinis molekulių judėjimo greitis, kuris pasirodė esąs nedidelis, mažiau nei 4 km/s. Šis rezultatas reiškia, kad sieros dvideginis prie jaunos žvaigždės atsirado garuojant ledui, o ne, pavyzdžiui, smūgių metu suirus stambesniems objektams. Tai gali iš dalies paaiškinti ir stebimą sieros trūkumą – didelė jos dalis yra tiesiog įkalinta lede. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Rudųjų nykštukių prigimtis. Rudosios nykštukės yra objektai, tarpiniai tarp žvaigždžių ir planetų. Jų masė siekia nuo 13 iki 80 Jupiterio masių; jos pakanka, kad bent kurį laiką nykštukėje vyksta deuterio ir tričio termobranduolinės reakcijos, tačiau neužtenka, kad šios reakcijos taptų dominuojančiu energijos šaltiniu ir nesustabdo objekto traukimosi. Tik 80 Jupiterio masių, arba 8% Saulės masės, pasiekusiame objekte vandenilis ima virsti heliu ir įsižiebia žvaigždė. Kol kas neaišku, kaip rudosios nykštukės susiformuoja – ar kaip žvaigždės, iš molekulinių debesų branduolių, ar kaip planetos – diskuose aplink žvaigždes. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad bent vienu atveju rudosios nykštukės formavosi tikrai kaip planetos. Žvaigždė Gyvatnešio niu, pasirodo, turi dvi palydovines rudąsias nykštukes, kurių orbitų periodų santykis yra 6:1. Artimesnė nykštukė aplink žvaigždę apsisuka per 530 dienų, tolimesnė – per 3185. Be to, abiejų nykštukių orbitos yra ne visiškai apskritiminės ir išsitempusios ta pačia kryptimi. Tokia tvarkinga konfigūracija negali susiformuoti atsitiktinai; nykštukės turėjo sąveikauti tarpusavyje ir migruoti, o migracijai reikalingas protoplanetinis diskas. Tad abi palydovės beveik neabejotinai susiformavo diske, kaip planetos, tik sugebėjo užaugti iki daugiau nei 20 Jupiterio masių prieš diskui išsisklaidant. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Neutroninių žvaigždžių viduje medžiaga ima elgtis keistai. Kvarkai, sudarantys protonus ir neutronus, gali išsilaisvinti ir sudaryti „kvarkų sriubą“, o kai kurie iš jų, spaudžiami milžiniško slėgio, gali pavirsti keistaisiais kvarkais, kurie teoriškai netgi kelia grėsmę visai Visatos medžiagai. Apie tai plačiau pasakoja Kurzgesagt.

***

Štai tiek naujienų iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

2 comments

Komentuoti: Laiqualasse Atšaukti atsakymą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *