Kąsnelis Visatos CCCLXXXVIII: Paslaptys

Šis kąsnelis – 388-asis. Ne koks jubiliejus, bet įdomu, kad užrašas romėniškais skaitmenimis yra labai ilgas, sudarytas net iš 11 simbolių. Ilgesnis numeris bus tik po 500 savaičių, t. y. beveik dešimties metų!

Praėjusios savaitės naujienose – įvairūs pranešimai apie sunkiai atrandamus dalykus. Tokie yra ir mūsų galaktikos pakraštys, ir giliuose dulkių apvalkaluose pasislėpę aktyvūs galaktikų branduoliai, ir galimi kristalai Titano ežerų krantuose, ir metanas Marse… Taip pat yra naujienų apie kosminius pelėsius, greituosius radijo žybsnius ir dar šį tą. Gero skaitymo!

***

Spinduliuotei atsparus kosminis pelėsis. Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) auga pelėsis. Augo jis ir kituose kosminiuose laivuose bei stotyse – jo sporomis atsikratyti yra tikrai nelengva. Naujame tyrime nustatyta, kad dviejų dažniausiai TKS aptinkamų pelėsių – Aspergillus ir Pennicillium – sporos atsparios ir žalingai spinduliuotei. Rentgeno spinduliuotę jos atlaiko 200 kartų stipresnę, nei mirtina žmogui. Taip pat jos išgyvena, paveiktos labai stipriomis sunkiųjų jonų ar ultravioletinės spinduliuotės dozėmis. Dozės, naudotos tyrime, viršija netgi TKS išorėje pasiekiamas, taigi sporos galėtų išgyventi netgi ten. Tai nėra vien bloga žinia; jau kurį laiką mokslininkai svarsto būdus, kaip įvairius grybus panaudoti kosminėse kelionėse, pavyzdžiui kaip žmonėms reikalingų medžiagų gamyklas. Grybai, kaip žinia, genetiškai artimesni žmonėms, nei bakterijos, todėl juos pritaikyti žmonių poreikiams tenkinti yra lengviau. Atradimas, kad bent kai kurie grybai lengvai išgyvens kelionę į Marsą ar net toliau, suteikia papildomos paskatos tokiems tyrimams. Genetiškai modifikuoti grybai galėtų gaminti vaistus, maistą ir netgi techninius polimerus. Tyrimo rezultatai pristatyti praeitą savaitę JAV vykusioje Astrobiologijos mokslų konferencijoje.

***

Naujas metano signalas Marse. Didžioji dalis Žemėje esančio metano yra sukurta biologinių procesų. Taigi kai metanas buvo atrastas Marse, daugelis mokslininkų labai susidomėjo šiomis dujomis, kaip galimu gyvybės pėdsaku. Visgi atradimai buvo tik pavieniai ir sunkiai patvirtinami, o atmosferos tyrimai neparodė reikšmingo metano kiekio. Vienas iš žymesnių atradimų buvo marsaeigio Curiosity aptiktas dešimteriopas metano kiekio išaugimas 2014 metais. Praeitą savaitę Curiosity vėl aptiko panašią anomaliją – didžiausią kada nors Marse užfiksuotą metano koncentraciją. Aptiktas metano kiekis yra 21 dalis milijarde – daugiau nei 20 kartų daugiau už vidutinę metano gausą, aptinkamą Marso atmosferoje. Toks skaičius gerokai mažesnis, nei Žemėje: istoriškai mūsų planetos atmosferoje metano buvo 500 dalių milijarde, o per pastaruosius du šimtmečius žmonių veikla jo pagausino kone keturis kartus. Visgi ir toks padidėjimas yra reikšmingas. Per kelias dienas Curiosity aplinkoje metano nebeliko, taigi aptiktas pagausėjimas buvo metano išsiveržimas iš kažkokio popaviršinio rezervuaro. Curiosity šiuo metu tyrinėja molingą pliką uolieną, netikėtai atrastą pakeliui tarp daugybės smulkių akmenukų ir smilčių, taigi metanas greičiausiai išsiveržė iš jos. Kol kas nežinia, ar aptiktąjį metaną sukūrė kadaise egzistavusi (o gal net dabar tebeegzistuojanti) gyvybė, ar uolienų sąveika su vandeniu, kai jo Marse dar buvo daug. Curiosity neturi prietaisų, kurie leistų atsakyti į šį klausimą, bet tą padaryti galės Mars 2020 marsaeigis, išskrisiantis į Raudonąją planetą po metų. Atradimas pristatytas praeitą savaitę vykusioje Astrobiologijos mokslų konferencijoje, plačiau skaitykite NASA pranešime spaudai.

***

Kristalai Titano ežerų krantuose. Saturno palydovas Titanas yra labai egzotiška vieta. Jis turi storą atmosferą, jame egzistuoja skyčių apykaitos ciklas, tik skystis yra ne vanduo, o metanas ir etanas. Vanduo Titano paviršiuje yra kietos būsenos uoliena. O dabar nustatyta, kad Titano ežerų ir jūrų krantai gali būti padengti kristalais, sudarytais iš organinių molekulių. Jau prieš keletą metų skaitmeniniais modeliais nustatyta, kad acetilenas ir butanas – du organiniai junginiai, sudaryti iš anglies ir vandenilio atomų – gali formuotis Titano atmosferoje. Dabar laboratoriniais tyrimais parodyta, kad ir šie du junginiai, ir jų mišinys, gali ištirpti metano ir etano ežeruose ir kristalizuotis jų pakrantėse. Cassini duomenys rodo, kad ežerų pakrantėse yra nuosėdų juostos, bet detalumo nepakanka, kad nustatytume, iš ko jos sudarytos, taigi kol kas negalime patikrinti šio modelio teisingumo. Tyrimo rezultatai pristatyti praeitą savaitę vykusioje Astrobiologijos mokslų konferencijoje.

Kalbant apie Titano tyrimus, praeitą savaitę sulaukėme puikios žinios – NASA patvirtino finansavimą Dragonfly misijai, kurios tikslas yra į Saturno palydovą nusiųsti droną. Tankioje Titano atmosferoje dronui skraidyti neturėtų kilti jokių problemų, taip misija galės tyrinėti ne vieną, o bent tuziną vietų palydove. Drono užduotis bus tyrinėti cheminių reakcijų įvairovę, vykusią ir vykstančią Titane, ir nustatyti, ar palydove kada nors formavosi gyvybė. Misijos išskridimas numatomas 2026 metais, atvykimas į Saturno sistemą – 2034-aisiais. Taigi palaukti šiek tiek teks, bet Titano įdomybės to vertos.

***

Keistai šviesūs Urano žiedai. Visi žinome, kad Saturną juosia didingi žiedai. Tačiau žiedai juosia ir kitas didžiąsias planetas, tarp jų ir Uraną. Šie blausūs žiedai aptikti tik 1977 metais, o dabar nauji milimetrinių ir infraraudonųjų bangų stebėjimai leido tiksliai išmatuoti jų temperatūrą ir sandarą. Paaiškėjo, kad žiedus sudarančių dalelių temperatūra yra apie 77 kelvinus, arba -196 Celsijaus laipsnius. Tai yra šiek tiek daugiau, nei galėtume tikėtis, jei žiedus sudarančios dalelės sparčiai suktųsi ir būtų šiluminėje pusiausvyroje su aplinka, taigi dalelės greičiausiai sukasi lėtai. Be to, išorinis – epsilon – žiedas yra tik pusiau užpildytas, kitaip tariant, maždaug pusė jo ploto, matomo iš Žemės, yra tuščia. Šios savybės atitinka modelį, kuriame žiedą sudaro santykinai dideli, nuo centimetro iki metro dydžio, ledo ir uolienų gabaliukai, o mikrometrinių dulkių praktiškai nėra. Tokia sandara stipriai skiriasi nuo Saturno žiedų – juose dulkių yra daug; kas nulemia tokį skirtumą, kol kas neaišku. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Transneptūninių objektų palydovų formavimasis. Transneptūniniais objektais, arba TNO, vadinami lediniai ir uoliniai kūnai, didesni už kometas, besisukantys aplink Saulę už Neptūno. Jiems priklauso ir Plutonas bei kelios kitos nykštukinės planetos, ir daugybė mažesnių kūnų, pavyzdžiui New Horizons aplankytoji Ultima Thule. Nemaža jų dalis turi palydovus; apskritai visi didesni nei 1000 km skersmens TNO turi bent po vieną palydovą. Palydovų masės yra gana didelės, siekia iki dešimtadalio motininio objekto masės; palyginimui, Mėnulio ir Žemės masių santykis yra 1:80. Tikėtina, kad tokie masyvūs palydovai susiformavo didelių smūgių metu, panašiai, kaip ir Mėnulis, tačiau neaišku, ar toks modelis gali paaiškinti labai skirtingus palydovų orbitų periodus. Patikrinti šiai hipotezei atlikti detalūs skaičiavimai, kuriuose buvo sekama TNO evoliucija nuo pat Saulės sistemos atsiradimo. Nustatyta, kad išsilydžiusio kūno smūgis gali suformuoti didelį palydovą. Jei TNO yra pakankamai didelis, jis po smūgio iki milijono metų gali išlikti skystas ar bent minkštas – to reikia, kad palydovas dėl potvyninių efektų nusistovėtų apskritoje orbitoje. Mažesni TNO sustingsta per mažiau nei 10 tūkstančių metų, potvyniniai efektai nusilpsta, o palydovas lieka labai ištęstoje orbitoje, kurią lengva suardyti. Šie rezultatai ne tik paaiškina TNO palydovų atsiradimą, bet ir duoda žinių apie pačių TNO formavimąsi – jis turėjo būti labai ankstyvas. Tik susiformavę TNO kurį laiką buvo šilti, nes turėjo daug radioaktyvių elementų, kurių skilimas teikė energijos. Bet per mažiau nei 700 milijonų metų jie atvėso ir sustingo, taigi palydovai turėjo susiformuoti anksčiau. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Kaimynes prarijusios senos žvaigždės. Žvaigždžių cheminė sudėtis priklauso nuo jų formavimosi laiko ir vietos. Paukščių Take senos žvaigždės – aštuonių milijardų metų ir senesnės – turi gerokai mažiau geležies, nei Saulė, o kai kurių lengvesnių elementų gausos santykis su geležimi yra kelis kartus didesnis, nei Saulėje. Taigi išmatavę žvaigždę sudarančių elementų gausą, galime apskaičiuoti ir jos amžių. Taip pat žvaigždės amžių išduoda ir jos masė, ypač vėlyvose gyvenimo stadijose, kurias ji praeina santykinai greitai. Kiekvienos žvaigždės evoliucijos sparta priklauso nuo masės, taigi aptikę žvaigždę, pavyzdžiui, raudonosios milžinės būsenoje ir išmatavę jos masę, taip pat galime gana tiksliai nustatyti amžių. Prieš ketverius metus aptiktos kelios raudonosios milžinės, kurių masė bylojo jas esant ne senesnes, nei šešių milijardų metų amžiaus, o cheminė analizė rodė, kad joms yra bent 10 milijardų metų. Naujame tyrime, detaliai išnagrinėjus anglies, azoto ir deguonies kiekį šiose žvaigždėse, pasiūlytas galimas sprendimas. Šie elementai formuojasi žvaigždėje, jai dar esant pagrindinėje sekoje, o tapus raudonąja milžine gali iškilti į paviršių ir tapti matomi. Iškilimas priklauso nuo žvaigždės masės, taigi išmatavę elementų gausos santykius, gauname dar vieną būdą įvertinti žvaigždės masę. Tyrinėtos žvaigždės pagal iškilimo duomenis pasirodė esančios skirtingos. Kai kuriose elementų santykiai atitinka mažos masės žvaigždes, kitose – didelės. Pirmąją grupę galima paaiškinti tokiu scenarijumi: žvaigždė tikrai yra sena ir buvo daug mažesnės masės, todėl vystėsi lėtai; pavirtusi raudonąja milžine, ji prarijo turėtą kompanionę, todėl jos masė išaugo, tačiau cheminė sudėtis liko beveik tokia pati, kaip anksčiau. Kitos žvaigždės galbūt irgi galėjo praryti kompaniones, bet tą turėjo padaryti dar nepavirtusios raudonosiomis milžinėmis; kaip tada, neišsipūsdama, žvaigždė galėjo praryti kitą, neaišku. Taigi dalis keistų raudonųjų milžinių lieka iki galo nepaaiškintos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Paukščių Tako kraštas. Kur baigiasi Galaktika? Atsakymas į šį klausimą nėra paprastas – viena vertus, Paukščių Takas neturi griežtos ribos, be to, net jei tokia riba ir egzistuotų, ją aptikti iš Galaktikos vidaus būtų labai sudėtinga. Bet visgi įmanoma, ir naujame tyrime pristatomas būtent tokios analizės rezultatas. Analizei astronomai pasinaudojo gyvenimą baigiančiomis labai ryškiomis žvaigždėmis. Šių žvaigždžių, vadinamų mėlynosios horizontaliosios šakos žvaigždėmis, šviesis yra beveik vienodas, todėl išmatavus jų ryškumą, galima apskaičiuoti ir atstumą. Tai leido nustatyti, kaip tokios žvaigždės pasiskirsčiusio Galaktikos hale. Paaiškėjo, kad halą sudaro dvi dalys: centriniuose 160 kiloparsekų žvaigždės išsidėsčiusios daug tankiau, nei už jų. Abiejose dalyse žvaigždžių pasiskirstymą galima aprašyti laipsnine funkcija: centre, dvigubėjant atstumui nuo Galaktikos centro, žvaigždžių tankis sumažėja maždaug aštuonis kartus, o išorėje – 32 tūkstančius kartų. Riba tarp šių regionų yra gana aiški, taigi ji yra artimiausias regionas Paukščių Tako „kraštui“. Šis atradimas padeda geriau suprasti, kaip formavosi mūsų Galaktika: halą sudaro seniausios žvaigždės, susiformavusios medžiagai pirmą kartą krentant į Paukščių Taką prieš 12 milijardų metų. Vėliau formavęsis diskas yra daug mažesnis, tik maždaug 25 kiloparsekų spindulio. Palyginimui, Saulę nuo Paukščių Tako centro skiria aštuoni kiloparsekai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***


Sūkurio galaktika regimųjų ir infraraudonųjų spindulių diapazone. Šaltinis: NASA

Teleskopai yra labai įvairūs, aprėpiantys visą elektromagnetinių bangų spektrą nuo ilgų radijo iki pačių trumpiausių gama spindulių. Kartais atrodo – kam to reikia? Šis nuotraukų montažas gerai parodo priežastį. Jame matome tą patį objektą – Sūkurio galaktiką (tiksliau, dvi besijungiančias galaktikas) – regimųjų spindulių diapazone kairėje, regimųjų ir infraraudonųjų spindulių montaže antroje nuotraukoje, ir dviejose skirtingose IR ruožo dalyse dešinėje. Regimųjų spindulių atvaizde matyti dalis žvaigždžių ir dujų bei tamsios dulkių juostos. Pridėjus infraraudonuosius duomenis, pro dulkes ima skverbtis žvaigždžių šviesa. Trečiojoje, IR, nuotraukoje matyti daugybė jaunų žvaigždžių, o ketvirtojoje, dar ilgesnių bangų, tų žvaigždžių pašildytos dulkės ima švytėti pačios. Taigi skirtingi atvaizdai padeda mums suprasti, kas vyksta galaktikoje ir kaip tie procesai sąveikauja tarpusavyje.

***

Pasislėpę aktyvūs branduoliai. Galaktikų evoliucijai reikšmingą įtaką turi aktyvumo epizodai – santykinai trumpi laikotarpiai, kai į centrinę juodąją skylę sparčiai krenta dujos. Aktyvumo epizodai kyla dėl įvairių priežasčių, viena iš jų yra galaktikų susiliejimai, kurie sujaukia medžiagą galaktikose ir leidžia dideliems jos kiekiams nukristi į centrą. Kol galaktikos centre dujų yra labai daug, aktyvaus branduolio spinduliuotė sunkiai pro jas prasiskverbia, todėl branduolį matome tik energingų rentgeno spindulių diapazone. Naujame tyrime pristatytas didžiausias tokių objektų laimikis viename besijungiančių galaktikų rinkinyje. Iš viso tyrime nagrinėta 15 galaktikų porų, esančių paskutinėse susijungimo stadijose. Visų porų centruose aptikti rentgeno spinduliuotės šaltiniai, aštuoniose – dvigubi šaltiniai, žymintys, kad rentgeno spinduliuotė sklinda iš abiejų dar nesusijungusių galaktikų branduolių. Visi rentgeno šaltiniai yra gana silpni, lyginant su infraraudonąja spinduliuote, sklindančia iš branduolį supančių dujų. Tai reiškia, kad net ir rentgeno spinduliuotės didelė dalis neprasiskverbia pro tankias dujas. Net aštuonis branduolius supa tiek daug dujų, kad stebint iš išorės centrinio šaltinio išvis nematyti – net ir rentgeno spinduliai yra išsklaidomi, tarsi eidami pro rūką. Šie rezultatai parodo, kad didelė dalis besijungiančių galaktikų turi aktyvius branduolius ir kad jų centrinės supermasyvios juodosios skylės sparčiai auga būtent tuo metu, kai branduolys yra paslėptas. Toks atradimas padės pagerinti galaktikų evoliucijos modelius: skaitmeniniai modeliai leidžia prognozuoti juodosios skylės augimo istoriją ir nustatyti, kokią masės dalį jos prisijungia būdamos paslėptos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Supermasyvios juodosios skylės yra mažytės, palyginus su jų galaktikomis, tačiau gali kontroliuoti visos galaktikos evoliuciją. Apie tai, kaip suvokėme, jog toks ryšys egzistuoja, ir kaip jis gali kilti, pasakoja PBS Space Time:

O jei norite apie šią temą sužinoti daugiau ir detaliau, siūlau – begėdiška reklama! – mano rašytą apžvalginį straipsnį, neseniai publikuotą žurnale General Relativity and Gravitation.

***

Radijo žybsnio šaltinio pozicija. 2007 metais aptikti greitieji radijo žybsniai (FRB) yra milisekundžių trukmės radijo bangų impulsai, kartais pasiekiantys Žemę iš didžiulių kosminių atstumų. Šiuo metu aptikta jau beveik šimtas tokių žybsnių, tačiau vis dar nežinome, koks procesas juos sukelia. Žybsniai skirstomi į du tipus – pasikartojančius ir vienkartinius. Prieš porą metų astronomams pavyko nustatyti vieno pasikartojančio žybsnio šaltinį – tolimą nykštukinę galaktiką. O dabar pirmą kartą užfiksuota vienkartinio žybsnio pozicija danguje. Labai trumpa žybsnio trukmė neleidžia realiu laiku išmatuoti, iš kurios dangaus pusės jis sklinda, tačiau turint stebėjimų duomenis, surinktus daugybe teleskopų, problemą galima apeiti. Radijo, kaip ir kitos elektromagnetinės, bangos sklinda šviesos greičiu, taigi skirtingus teleskopus pasiekia skirtingu metu. Skirtumai matuojami mikrosekundėmis, bet svarbu, kad galime juos išmatuoti. Tyrėjai pasinaudojo 36 radijo teleskopais, sudarančiais Australijoje statomo didžiulio masyvo SKA pirmąjį etapą. Labai tiksliai nustatę, kada kiekvienas atskiras teleskopas užfiksavo žybsnį, jie apskaičiavo žybsnio šaltinio padėtį danguje. Nukreipę į tą tašką tris didelius regimųjų spindulių teleskopus, mokslininkai nustatė, kad žybsnis atsklido iš masyvios, žvaigždžių beveik neformuojančios, galaktikos pakraščio. Tokia galaktika labai skiriasi nuo pasikartojančio žybsnio šaltinio, taigi du žybsnių tipus greičiausiai sukelia skirtingi fizikiniai procesai. Šis atradimas ne tik padės geriau suprasti pačių žybsnių kilmę, bet ir leis išmatuoti tarpgalaktinės medžiagos tankį: žinodami atstumą iki žybsnio šaltinio ir šaltinio spinduliuotės dispersiją – skirtingo dažnio bangų atsklidimo laiką – galėsime nustatyti, su kokiu medžiagos kiekiu sąveikavo radijo bangos, iki pasiekdamos mus. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Besijungiantys galaktikų spiečiai. Galaktikų spiečiai, kaip ir galaktikos, kartais jungiasi tarpusavyje. Didžioji spiečiuje esančios įprastos (ne tamsiosios) materijos dalis yra tarpgalaktinės dujos, kurios susijungimo metu stipriai suspaudžiamos. Smūginės bangos, sklindančios dujomis, paverčia spiečių kinetinę energiją į šiluminę ir yra matomos dar milijardus metų po susijungimo. Visos iki šiol aptiktos susijungimų bangos matomos spiečiuose, kurie jau susijungė arba yra jungimosi procese. O dabar pirmą kartą aptiktos bangos, sukeltos dviejų spiečių, tik pirmą kartą artėjančių vienas prie kito. Labai įdomu, kad, priešingai nei kitais atvejais, čia bangos sklinda statmenai spiečius jungiančiai ašiai; kitų susijungimų bangos sklido išilgai ašies. Tai reiškia, kad spiečių susidūrimo pradžioje dujos yra suspaudžiamos išilgai ašies ir ima plėstis į šonus, bet kažkada vėliau jų judėjimas pasikeičia. Šis atradimas padės pagerinti Visatos struktūros evoliucijos modelius. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

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

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.