Kąsnelis Visatos CDII: Augimas

Dujos yra pagrindinis kosminių objektų maistas. Ar tai būtų žvaigždės, ar planetos, galaktikos ar juodosios skylės, visi kūnai auga rydami dujas iš aplinkos. Apie įvairų augimą rašoma pusėje šio Kąsnelio naujienų. Čia rasite ir galimai konkurencingai augančias planetas, ir draugiškai medžiaga besidalinančią dvinarę žvaigždę, ir Paukščių Tako augimo vertinimą, ir juodųjų skylių bei galaktikų bendrą augimą, ir galaktikų augimą ryjant didelius kosminio voratinklio medžiagos srautus. Kitose naujienose – Saulės vainikas ir Marso drebėjimai, Encelado organika ir kosminis dalelių greitintuvas. Gero skaitymo!

***

Saulės vainiko kaitinimas. Saulės paviršiaus temperatūra yra apie 5500 Kelvino laipsnių – didžiulė, bet visiškai menka, palyginus su milijono laipsnių vainiku, supančiu visą žvaigždę. Kaip vainikas įkaista iki tokios temperatūros, kol kas neaišku, bet manoma, kad tam įtakos turi trumpi – impulsyvūs – magnetiniai reiškiniai Saulės paviršiuje. Vieni iš tokių reiškinių yra Saulės žybsniai, bet vien jų nepakanka. Manoma, kad žybsniai yra tik vienas iš būdų, kaip pasireiškia magnetiniai efektai, ir lengviausiai aptinkamas. Saulėje turėtų vykti ir daugybė mažesnio masto mikro- ar nanožybsnių, kurių užfiksuoti nepavyksta. Dabar pristatyti Saulės stebėjimų observatorijų duomenys rodo, kad mikrožybsniai tikrai kaitina vainiką. Saulės paviršiui stebėti skirtas palydovas IRIS neseniai užfiksavo karštesnius regionus ties vainiką kertančių magnetinio lauko kilpų pradžios ir pabaigos taškais. Nustatyta, kad šie regionai negali įkaisti vien dėl šiluminio medžiagos judėjimo Saulėje; greičiausiai juos kaitina magnetiškai pagreitinti elektronai. Kito palydovo, SDO, stebėjimai parodė, kad ties karštaisiais regionais vainiko medžiaga yra daug karštesnė, nei kitur. Taip pat ten vainike magnetinis laukas yra daug labiau susisukęs ir sparčiau perduoda energiją aplinkinei medžiagai. Tokie tyrimai padeda geriau suprasti Saulės aktyvumo detales ir prognozuoti, kada gali kilti Žemei ar kosminiams laivams pavojingi išsiveržimai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Saulės tyrimai neuroniniais tinklais. Didžiausias pavojus, kurį Saulė kelia mums, ypač įvairiai elektronikai – žybsniai, kuriuos žymi didelės energijos ultravioletinių spindulių (EUV) srauto padidėjimas. Deja, šiandieniniai Saulės stebėjimų instrumentai fiksuoja tik labai siauro spektro ruožo duomenis, o ne visus EUV spindulius. Dabar grupė mokslininkų sukūrė metodą, kaip išgauti plataus spektro duomenis iš kitų instrumentų parodymų. Įprastai EUV srautas prognozuojamas remiantis fizikiniu supratimu apie Saulėje vykstančius procesus, bet mūsų žinios gali būti netikslios. Turėdami daug duomenų apie tai, kaip Saulė atrodo įvairiose spektro dalyse, galime apskaičiuoti EUV srautą be jokių papildomų modelių, pasinaudodami neuroniniu tinklu. Būtent toks algoritmas čia buvo pritaikytas, taip sukuriant tarsi papildomą virtualų Saulės dinamikos observatorijos instrumentą. Tikimasi, kad naujasis metodas leis geriau prognozuoti Saulės aktyvumą ir apsisaugoti nuo jo padarinių. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Marso drebėjimų dažnumas. Marse jau beveik metus dirba zondas InSight, skirtas planetos gelmių tyrimams. Per tą laiką jo seismografas užfiksavo daugiau nei šimtą įvykių, iš kurių 21 patvirtintas kaip Marso drebėjimas. Kiti įvykiai buvo vėjo gūsiai ir panašūs išoriniai reiškiniai. Įdomu, kad pirmąjį drebėjimą prietaisas užfiksavo tik balandį, nors darbą pradėjo gruodžio viduryje. Visi drebėjimai yra silpni, bet jų savybės leidžia išsiaiškinti, kas dedasi planetos gelmėse. Jau žinome, kad Marso pluta yra tarpinė tarp Žemės ir Mėnulio: Žemėje silpni drebėjimai nurimsta per kelias sekundes, nes pluta yra gana vientisa ir nesklaido virpesių bangų, tuo tarpu Mėnulyje kiekvienas plutos įtrūkimas atspindi bangą ir virpesiai nerimsta dešimtis minučių. Marse virpesiai užgęsta per kelias minutes.

Deja, vienas iš InSight prietaisų kol kas neveikia. Šilumos ir fizinių savybių paketas (HP3) yra zondas, kuris turėjo įsigręžti penkis metrus į planetos plutą ir tyrinėti, kaip jos plutoje sklinda šiluma, kad leistų apskaičiuoti Marso gelmių temperatūrą. Deja, zondas užstrigo vos 35 centimetrų gylyje – toli gražu neužtektiname, kad galėtų atlikti misiją. Dabar pristatytas naujas planas, kaip jį įkalti giliau. Būtent įkalti, nes zondas nėra grąžtas, o kūjis. Kalimui reikia pakankamos trinties tarp zondo ir aplink jį esančių akmenų, bet jos nėra, todėl kūjis ėmė slidinėti išmuštoje duobėje. Naujojo plano esmė – panaudoti ant InSight robotinės rankos esantį kaušą ir prispausti HP3 prie duobės krašto, taip padidinant trinties jėgą. Tikimasi, kad tokio spaudimo reikės tik nedidelei kelio daliai, kol HP3 pasieks kitokias, grubesnes uolienas. Kol kas nežinia, kada šis metodas bus išbandytas.

***

2017 metais Elonas Muskas pristatė SpaceX planą sukurti milijono žmonių koloniją Marse iki šio amžiaus pabaigos. Jo įgyvendinimui reikia įveikti daugybę problemų, viena iš kurių yra maisto gamyba. Kaip būtų įmanoma išmaitinti milijoną Marso kolonistų? Apie tai pasakoja Fraser Cain:

***

Organinės medžiagos Encelade. Jau keletą metų žinome, kad Saturno palydove Encelade, po paviršių dengiančiu storu ledu, yra vandenynas, kurio gelmes šildo hidroterminės versmės. Prie pastarųjų gali vykti įvairios sudėtingos cheminės reakcijos, kurių produktai kartais iškyla į paviršių ir išsiveržia į kosmosą per geizerius, trykštančius pro properšas Encelado paviršiuje. Dabar nauja Cassini zondo surinktų duomenų analizė atskleidė didesnę geizerių čiurkšlėse randamų junginių įvairovę. Ant ledo kristalų aptikti mažos masės organiniai junginiai, turintys azoto irba deguonies, bei aromatiniai – stabilią žiedinę atomų struktūrą turintys – junginiai. Nors tiksliai nustatyti jų sudėties ir struktūros neįmanoma, panašu, kad šie junginiai yra aminai ir karbonilai – molekulės, Žemėje dalyvaujančios amino rūgštis gaminančiose reakcijose. Taigi nors gyvybės pėdsakų Encelade dar neaptikome, šis Mėnulis kuo toliau, tuo labiau panašėja į tikėtiniausią vietą tą padaryti už Žemės ribų. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Egzomėnulis – pagauta egzoplaneta? Prieš maždaug metus paskelbta apie pirmojo egzomėnulio – egzoplanetos palydovo – atradimą. Keplerio-1625b-i yra didžiulis, už Neptūną masyvesnis, kūnas, besisukantis aplink už Jupiterį masyvesnę planetą Keplerio-1625b. Jo egzistavimas kelia rimtą klausimą apie palydovų formavimąsi, nes standartinė teorija teigia, kad tokie masyvūs palydovai užaugti negali. Dabar pasiūlytas galimas problemos sprendimas – galbūt egzomėnulis iš pradžių buvo Keplerio-1625 žvaigždės planeta, vėliau pagauta kaimyninės planetos gravitacijos? Jei dvi planetos augo arti viena kitos, kažkuriuo metu jos ėmė varžytis dėl tos pačios protoplanetinio disko medžiagos. Masyvesnė planeta galėjo prisitraukti daugiau dujų, ėmė dominuoti ir galiausiai pasigrobė ir kaimynę kaip palydovę. Pastaroji, iki pagaunama, irgi spėjo užaugti iki Neptūno dydžio. Toks „netikras“ egzomėnulis leistų geriau pažvelgti į didžiųjų planetų augimo procesą, nes jis būtų panašus į Jupiterio ar Saturno branduolį be atmoferos. Aišku, norint jį tyrinėti, reikia žymiai detalesnių stebėjimų, nei įmanomi šiandien. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Medžiagos judėjimas dvinarėje sistemoje. Dauguma žvaigždžių gimsta ir gyvena dvinarėse arba daugianarėse sistemose. Tokių sistemų formavimasis kol kas prastai suprantamas, nes sudėtinga stebėti augančias daugianares žvaigždes ankstyvose evoliucijos stadijose. Dabar pirmą kartą atlikti stebėjimai, kuriais išskirta dar auganti dvinarė žvaigždė ir struktūros aplink ją. Stebėjimams pasirinkta sistema yra viena iš keleto jaunų žvaigždžių palyginus netolimame žvaigždėdaros regione Pypkės ūke. Joje išskirtos dvi panašios masės žvaigždės, kiekvieną jų supantys atskiri dujų diskai bei bendras diskas, supantis abi žvaigždes. Mažųjų diskų skersmenys panašūs į Asteroidų žiedo Saulės sistemoje, o atstumas tarp žvaigždžių maždaug prilygsta Neptūno atstumui nuo Saulės. Taip pat užfiksuoti dujų srautai, iš didžiojo disko krentantys prie žvaigždžių. Masyvesnis srautas krenta link mažesnės masės žvaigždės – šis atradimas puikiai atitinka teorinių modelių prognozes. Artimiausioje ateityje tikimasi ištirti ir daugiau panašių sistemų; tai leis nustatyti, kiek gerai teoriniai modeliai paaiškina jų evoliuciją. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Paukščių Tako augimas. Mūsų Galaktika, Paukščių Takas, nėra izoliuotas objektas. Į ją nuolatos krenta medžiaga iš tarpgalaktinės erdvės, o žvaigždžių bei centre esančios supermasyvios juodosios skylės kuriamas grįžtamasis ryšys medžiagą gali ir išmesti. Dažniausiai išmetama medžiaga visiškai iš Galaktikos nepabėga; ji išlekia iš disko į halą, kur suformuoja debesis ir po kurio laiko vėl nukrenta į diską bei leidžia formuotis naujoms žvaigždėms – šis procesas vadinamas galaktiniu fontanu. Dabar pristatytas detaliausias suminės medžiagos kritimo į Galaktikos diską ir pabėgimo iš jo spartos tyrimas. Išnagrinėję daugybę istorinių stebėjimų duomenų, astronomai apskaičiavo hale esančių debesų mases bei judėjimo greičius. Paaiškėjo, kad medžiaga į Paukščių Taką krenta maždaug 0,57 Saulės masių per metus sparta, o palieka jį 0,16 Saulės masių per metus sparta. Taigi bent šiuo metu Galaktikoje dominuoja medžiagos įkritimas, bet tai nebūtinai tęsis visada – debesų populiacija turėtų visiškai pasikeisti per mažiau nei 100 milijonų metų. Gal net svarbesnis rezultatas yra tai, kad dujų įkritimo ir pabėgimo spartos yra nemažos ir gana panašios – tai patvirtina galaktinio fontano modelio prognozę. Tyrimo rezultatai arXiv.

***


Galaktika M33. Šaltinis: Robert Gendler, Subaru Telescope, NAOJ

Vietinės grupės galaktika M33, arba Trikampio galaktika, turi daug dujų ir formuoja žvaigždes panašiai sparčiai, kaip Paukščių Takas, nors yra keletą kartų mažesnė. Šioje nuotraukoje jos žvaiždėdara atskleidžiama visame gražume – ant bendros galaktikos nuotraukos (mėlyna spalva) uždėtas vandenilio alfa linijos vaizdas (raudona spalva). Vandenilio alfa liniją spinduliuoja jaunų žvaigždžių įkaitintos jonizuotos vandenilio dujos, taigi kiekvienas rausvas telkinys yra žvaižgdėdaros regionas.

***

Kosminis neutrinų greitintuvas. Neutrinai yra elementariosios dalelės, beveik nesąveikaujančios su kitomis. Didžiuliai detektoriai, įrengti Antarktidoje, pagauna vos kelias iš trilijonų trilijonų dalelių, lekiančių pro juos kiekvieną sekundę. Dauguma šių neutrinų atkeliauja iš mūsų Saulės, kiti – iš vietų kosmose, kur vyksta energingi procesai. Viena iš tokių vietų yra aktyvūs galaktikų branduoliai ir jų išmetamos čiurkšlės. Prieš dvejus metus aptiktas labai energingas neutrinas, atlėkęs iš aktyvios galaktikos TXS 0506+056 (skaičiai nurodo jos koordinates danguje). Bet iš kitų panašių galaktikų tokie neutrinai neatskrenda. Naujame tyrime pasiūlytas galimas paaiškinimas, kodėl. Šios galaktikos čiurkšlė yra gana stipriai susisukusi; apskaičiuota, kad akrecinio disko, išmetančio čiurkšlę, sukimosi ašis precesuodama apsuka vieną ratą per 10 metų. Taigi kiekviena atskirai paimta kryptimi galaktika tarsi išmeta naują čiurkšlę kas dešimtmetį. Jei viena čiurkšlė yra lėtesnė, o kita – greitesnė, jos gali susidurti. Smūginė banga suveikia tarsi greitintuvas ir išmeta daugybę visokių energingų dalelių, tarp jų – ir neutrinų. Susidūrimas taip pat gali įvykti, jei galaktikos centre yra dvi juodosios skylės, atskirai spjaudančios čiurkšles. Taigi TXS 0506+056 yra netipiška galaktika, todėl ir neutrinų srautas iš jos netipiškas. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.

***

Juodųjų skylių augimo dėsningumai. Supermasyvios juodosios skylės, esančios galaktikų centruose, auga tada, kai į jas krenta dujos. Dujoms nukristi nėra labai lengva – jos yra linkusios išlaikyti savo orbitą, tad nukritimui į centrą reikia kažkokios perturbacijos. Yra kelios hipotezės, kokios perturbacijos gali būti svarbios: galbūt galaktikų susiliejimai supurto dujas, galbūt esminį poveikį turi pačios galaktikos gravitacinis potencialas, o gal pakanka besiformuojančių žvaigždžių kuriamos turbulencijos. Dabar naujais detaliais skaitmeniniais modeliais parodyta, kad tikėtiniausia yra trečioji hipotezė. Modeliuose buvo sekama didelio Visatos regiono evoliucija ir tiriama, kaip ten esančiose galaktikose auga juodosios skylės. Nustatyta, kad juodosios skylės augimo sparta labai gerai koreliuoja su žvaigždžių formavimosi sparta, bent jau kai abu dydžiai suvidurkinami maždaug 300 milijonų metų intervalais. Trumpesniais intervalais koreliacija taip pat egzistuoja, bet dėl galimų modelio netobulumų tokiais rezultatais pasitikėti negalima. Koreliacija yra vienoda skirtingos masės galaktikose ir skirtingomis kosminėmis epochomis – nuo seniausių laikų iki dabarties. Taigi praktiškai nepriklausomai nuo aplinkos sąlygų ar net pačios galaktikos savybių, jei galaktikoje gimsta naujos žvaigždės, tai auga ir juodoji skylė. Ir priešingai – jei žvaigždėms nėra kaip atsirasti, tai ir juodoji skylė badauja. Labai įdomu, kad juodosios skylės augimo sparta nepasikeičia galaktikų susiliejimų metu ar po jų, taigi panašu, kad susiliejimai neturi didelės reikšmės procesams, vykstantiems galaktikos centrinėje dalyje. Šis rezultatas nėra galutinis atsakymas į klausimus apie juodųjų skylių ir galaktikų bendrą evoliuciją, bet reikšmingas žingsnis bandant į juos atsakyti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kosminio voratinklio paieškos. 85% Visatos materijos yra tamsioji, nesąveikaujanti elektromagnetiškai ir neskleidžianti šviesos. Bet ir iš likusių 15% gerai žinome tik maždaug pusę. Skaitmeniniai modeliai prognozuoja, kad likusi pusė turėtų slypėti karštų dujų gijose, jungiančiose galaktikas ir jų spiečius. Realybėje jos aptiktos tik prieš keletą metų, nes tą padaryti labai sudėtinga, mat gijos yra ypatingai karštos ir retos. Retos dujos kuria mažai spinduliuotės, nes jų yra nedaug, o karštose dujose elektronai atsiskiria nuo protonų ir pranyksta spektro linijos. Dabar naujame tyrime išnagrinėta kosminio voratinklio gijų struktūra, stebint tolimą galaktikų protospiečių. Protospiečiaus SSA22 šviesa iki mūsų keliauja ilgiau nei 11,5 milijardo metų, o jo galaktikos ryškiai apšviečia aplinkines dujas. Anksčiau gijos būdavo aptinkamos pagal sugeriamą galaktikų šviesą, bet dabar pavyko pamatyti ir pačių jonizuotų dujų skleidžiamą spinduliuotę. Nustatyta, kad kosminio voratinklio gijos driekiasi daugiau nei megaparseko atstumu nuo spiečiaus ir eina kaip tik per ryškiausias spiečiaus bei aplinkines galaktikas. Būtent tą ir prognozuoja skaitmeniniai modeliai, rodantys, kad iš gijų krentanti medžiaga gali paskatinti stiprius žvaigždėdaros žybsnius galaktikose. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

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

Laiqualasse

2 comments

  1. Sveiki, klausimas del visatos pletimosi.
    Ar negali buti, kad visata puciasi del to kad saules sviecia, skleidzia ivairius spindulius? Del to ir vyksta ,,stumimas,, medziagos viena nuo kitos. Jei ir buvo Big Bang, tai po tamsaus periodo, issiplieskus zvaigzdem, stumimas atsirado arba slegis sviesos.
    Dar pletra gali buti ir del to, kad visatos medziagos tankis yra didesnis negu terpes is uz visatos ribu. Tai pagal elementaria fizika visata del difuzijos nores uzpildyt ta tustuma.
    Aciu

    1. Sveiki, Vytai,

      Spinduliuotės slėgis yra nykstamai mažas, lyginant su kitais Visatos komponentais, net įskaitant visas žvaigždes, aktyvius galaktikų branduolius ir kitus šaltinius.

      „Terpės už Visatos ribų“ nėra, taigi ir medžiagos tankio ten nėra. Bet difuzija vykti negali, nes plečiasi Visatos erdvė, o ne medžiaga toje erdvėje.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *