Kąsnelis Visatos CDVII: Pabėgimai

Iš kur atskrido tarpžvaigždiniai objektai ‘Oumuamua ir Borisov? Atsakymo neturime, bet naujas tyrimas bando bent jau apibrėžti galimybių ribas. Tuo tarpu didžiausiame skaitmeniniame galaktikų evoliucijos modelyje matyti, kaip keičiasi jų išmetamų tėkmių forma ir energetika, Visatai vystantis nuo ankstyvųjų laikų iki šių dienų. Tarp šių ekstremumų praėjusios savaitės naujienose randame Voyager 2 išskridimo iš Saulės sistemos metines, neutroninės žvaigždės žybsnį, jonizuojančios spinduliuotės pabėgimą iš tankių dujų regiono tolimoje galaktikoje, būdus apsisaugoti nuo Mėnulio dulkių ir dar šį tą. Gero skaitymo!

***

Merkurijaus tranzitas. Šiandien įvyko Merkurijaus tranzitas Saulės disku. Artimiausia Saulei planeta tarp žvaigždės ir mūsų skrido apie pusšeštos valandos, o pusiaukelę pasiekė šiek tiek po penktos valandos vakaro mūsų laiku. Pamatyti tranzitą nėra lengva, tam reikia ir gero oro, ir neprasto teleskopo, kuris leistų įžiūrėti mažytį Merkurijaus siluetą. Apskritai Merkurijaus tranzitai vyksta vidutiniškai kartą per dešimtmetį, nors dabar artimiausias bus tik 2032 metais. Nors reiškinys nėra kažkuo ypatingas iš mokslinės pusės, jį pamatyti įdomu, o ir nuotraukos būna gražios – jų rasite, pavyzdžiui, šiame Space.com straipsnyje.

***

Apsauga nuo Mėnulio dulkių. Mėnulio paviršių dengiančios dulkės, dar žinomos kaip regolitas, kelia didžiulį pavojų žmonėms ir įrangai. Jos sudarytos iš įvairių mikroskopinių aštrių dalelių, taigi gali sužeisti ar, pavyzdžiui, pakenkti astronautų plaučiams. Be to, jos turi elektrinį krūvį, todėl labai stipriai limpa prie visų paviršių ir gali pakenkti elektroniniams prietaisams. Su panašiais pavojais susiduria ir erdvėlaiviai, kuriuos veikia Saulės vėjas ar Žemės magnetosfera. Taigi NASA mokslininkai sukūrė dangalą, kuris galėtų apsaugoti žmones bei įrangą nuo regolito ar Saulės vėjo pavojų. Dangalas yra paprasčiausias titano oksidas, kurio vos kelių atomų storio sluoksniu padengiami išdžiuvę dažai. Pats titano oksidas naudojamas kaip baltas dažų pigmentas, bet plonas jo sluoksnis dažų paviršiuje gerai apsaugo jį nuo elektringų dalelių. Šiuo metu skirtingo storio dangalais padengti paviršiai bandomi Tarptautinėje kosminėje stotyje; jei paaiškės, kad jie tikrai efektyviai saugo nuo dalelių, jų naudojimas prasidės jau po keleto metų. 2024 metais NASA ketina vėl nuskraidinti žmones į Mėnulį; tuo metu titano oksido, ar kokia kita, apsauga nuo regolito turėtų būti standartinė erdvėlaivių, mėnuleigių, o gal net ir skafandrų dalis.

***

Tarpžvaigždinių objektų kilmė. Šiuo metu žinome jau du tarpžvaigždinius objektus, aplankiusius Saulės sistemą: 1I/’Oumuamua ir 2I/Borisov. Jų trajektorijos Saulės sistemoje apskaičiuotos gana tiksliai, bet kilmė kol kas neaiški. Naujame tyrime bandoma kažkiek prasklaidyti neaiškumus, apskaičiuojant objektų judėjimą iki pasiekiant Saulės sistemą. Abiejų objektų trajektorijas apskaičiuoti labai sudėtinga, nes juos veikia daugybės žvaigždžių gravitacija, per milijonus metų radikaliai pakeičianti judėjimo kryptį. ‘Oumuamua padėtį prieš 100 milijonų metų – tikėtiną objekto amžių – galima nustatyti tik su 400 parsekų paklaida. Tiesa, net ir tokia paklaida leidžia pasakyti, kad objektas kilo iš sistemos, šiuo metu esančios ne daugiau nei kiloparseko atstumu nuo Saulės. Labiausiai tikėtina, kad tai yra viena iš žvaigždžių Laivo Kilio arba Balandžio žvaigždynuose matomose judančiose grupėse. Šių žvaigždžių amžius taip pat yra apie 100 milijonų metų, taigi gali būti, kad ‘Oumuamua buvo išmestas planetų formavimosi metu. Borisov juda greičiau, todėl jo trajektoriją nustatyti dar sudėtingiau, bet tyrėjai aptiko kelias žvaigždes, netoli kurių jis galėjo pralėkti per pastarąsias kelias dešimtis milijonų metų. Tikslesnis kilmės sistemų identifikavimas leistų daug geriau tyrinėti tų sistemų savybes formavimosi metu. Tyrimo rezultatai arXiv.

***


Palydovas Dafnis ir bangos Saturno žieduose. Šaltinis: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute, Cassini

Saturno žiedai yra toli gražu ne statiški objektai. Ledo ir dulkių dalelės nuolatos juda, trinasi, kimba, byra ir kitaip kinta. Be to, jos reaguoja į Saturno palydovų trauką – taip atsiranda tarpai, o jų kraštuose – bangos. Štai čia mažytis aštuonių kilometrų skersmens Dafnis kelia bangas, nes skriedamas svyruoja aukštyn-žemyn per žiedų plokštumą. Pats Dafnis aptiktas tik 2005 metais, Cassini misijos metu, o 2009 metais praskriedamas iškėlė tiek žiedų medžiagos, kad matėsi ryškūs jos metami šešėliai.

***

Saulės sistemos pakraščio savybės. Lygiai prieš metus, 2018-ųjų lapkritį, zondas Voyager 2 paliko Saulės sistemą – kirto smūginę bangą, atskiriančią Saulės vėjo kuriamą heliosferą nuo tarpžvaigždinės erdvės. Šešeriais metais anksčiau tą padarė Voyager 1. Zondai skrieja truputį skirtingomis kryptimis, taigi jų duomenys leidžia nustatyti, kurios heliopauzės – heliosferos pakraščio – savybės yra būdingos visam regionui, o kurios yra specifinės konkrečiai vietai. Be to, Voyager 2 turi plazmos tyrimams skirtą instrumentą, kurio analogas Voyager 1 sugedo prieš kelis dešimtmečius. Praeitą savaitę paskelbti penki moksliniai straipsniai, nagrinėjantys penkių Voyager 2 prietaisų surinktus duomenis. Abu zondai nustatė, kad plazma už heliosferos ribų yra šaltesnė ir tankesnė, nei viduje. Tiesa, ir jos temperatūra, ir tankis yra truputį aukštesni, nei tikėtasi – tai reiškia, kad tarpžvaigždinė plazma yra spaudžiama, bet kol kas neaiški spaudimo prigimtis. O štai magnetinio lauko linijos abipus heliopauzės yra lygiagrečios. Toks rezultatas visiškai netikėtas; kai jį užfiksavo Voyager 1, buvo manoma, kad tai tik lokali anomalija, bet dabar šią hipotezę galima atmesti. Vėlgi, paaiškinimo šiam reiškiniui kol kas nėra. Voyager 2 išskridimo vietoje heliopauzė, atrodo, yra šiek tiek „porėta“ – tarpžvaigždinėje erdvėje aptiktos Saulės vėjo dalelės, pabėgančios iš heliosferos. Voyageriai duomenis dar rinks iki 2025 metų, taigi galima tikėtis dar daugybės naujų žinių, atsakymų ir naujų klausimų apie artimiausią Saulės sistemos aplinką. Visi straipsniai publikuojami Nature Astronomy.

***

Žvaigždės išsiplėtimą išgyvenusi planeta. Gyvenimo pabaigoje žvaigždės tampa milžinėmis. Jų spindulys išauga net kelis šimtus kartų, o visos planetos, apgaubtos besipučiančios žvaigždės, turėtų išgaruoti. Bet dabar aptikta egzoplaneta, skriejanti labai arti žvaigždės, visai neseniai buvusios raudonąja milžine – taip arti, kad milžinės fazėje žvaigždė turėjo planetą apgaubti ir išgarinti. Apie planetos HD 203949b egzistavimą žinojome jau seniau, bei nauji duomenys, surinkti egzoplanetų paieškos zondu TESS, leido patikslinti žvaigždės savybes. Taip paaiškėjo, kad žvaigždė jau praėjo raudonosios milžinės stadiją. Evoliuciniai žvaigždžių modeliai rodo, kad tokia žvaigždė milžinės stadijoje turėjo būti didesnė, nei dabartinė planetos orbita. Vienas galimas situacijos paaiškinimas – planeta tuo metu buvo toliau, bet žvaigždės keliami potvyniai pritraukė ją artyn. Tai reikštų, kad planetų migracija vyksta ne tik sistemos jaunystėje, bet ir žvaigždei baigiant gyvenimą. Tolesnis šios sistemos ir galbūt kitų panašių planetų tyrinėjimas turėtų padėti geriau suprasti ir planetų sistemų evoliuciją, ir potvyninius efektus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vandenilio fluoridas molekuliniuose debesyse. Didžioji dalis molekulių Visatoje yra sudarytos iš dviejų vandenilio atomų – šis paprasčiausias junginys sudaro 99% visų molekulinių dujų. Deja, vandenilio molekulė neturi ryškių spektro linijų, todėl tiesiogiai stebėti jos pasiskirstymą yra praktiškai neįmanoma. Molekulinėms dujoms sekti naudojamos įvairios kitos molekulės, dažniausiai anglies monoksidas (CO) ir vandenilio cianidas (HCN). Bet kai kur molekulės yra tokios šiltos, kad anglis jonizuojama ir šios molekulės suyra, nors vandenilis vis dar lieka sukibęs. Tokiuose „CO-tamsiuose“ dujų debesyse reikia naudotis kitokiais molekulių išsidėstymo požymiais. Dabar pirmą kartą detaliai išnagrinėta vandenilio fluorido (HF) molekulės emisijos prigimtis. Tyrimams pasirinktas Oriono skersės regionas, esantis tarp žvaigždes formuojančio Oriono molekulinio debesies ir jaunų žvaigždžių apšviesto Oriono ūko. Skersės regione molekulės sušyla nuo jaunų žvaigždžių spinduliuotės, todėl CO spinduliuotė ten pranyksta. Tuo tarpu detalūs stebėjimai ir regiono struktūros skaitmeniniai modeliai rodo, kad vandenilio fluorido molekulės spinduliuoja ten, kur dažnai susidūrinėja su vandenilio molekulėmis. Tuo tarpu tiesioginė žvaigždžių spinduliuotė HF nesužadina. Taigi vandenilio fluorido spinduliuotė puikiai tinka tyrinėti tankaus, bet šilto vandenilio molekulių pasiskirstymą kosmose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ryškiausias neutroninės žvaigždės žybsnis. Tarptautinėje kosminėje stotyje įrengtas prietaisas NICER stebi neutroninių žvaigždžių spinduliuotę ir kartais įvykstančius žybsnius. Žybsniai nutinka tada, kai dvinarėje sistemoje esanti neutroninė žvaigždė prisiryja daug medžiagos iš kompanionės. Medžiaga nenukrenta tiesiai į neutroninę žvaigždę, bet suformuoja aplink ją akrecinį diską. Pasiekęs tam tikrą kritinį tankį, diskas palyginus greitai ima kristi ant žvaigždės, sukelia ten termobranduolines reakcijas ir trumpam paryškina spinduliuotę. Šių metų rugpjūtį užfiksuotas žybsnis buvo ryškiausias, kurį kada nors aptiko NICER, ir atskleidė daug detalių apie šių reiškinių evoliuciją. 20 sekundžių trukusio žybsnio metu išspinduliuota tiek energijos, kiek Saulė paskleidžia per 10 dienų. Didžioji dalis energijos išskirta rentgeno spindulių ruože, nes spinduliuojanti medžiaga yra labai karšta ir jonizuota. Žybsnis susidėjo iš trijų paryškėjimų, kuriuos skyrė 1-2 sekundžių nekintančio šviesio intervalai. Šviesio pokyčiai žymi svarbius fizikinius reiškinius: iš pradžių žvaigždė nusimeta išorinį susikaupusio vandenilio sluoksnį, vėliau – helio. Tiesa, kol kas visai neaišku, kodėl žybsnis paryškėjo po helio sluoksnio nusimetimo. Taip pat aptikti rentgeno atspindžiai: nuo neutroninės žvaigždės paviršiaus sklindanti spinduliuotė sužadino dujas akreciniame diske ir privertė šį spinduliuoti atitinkamus taip pat rentgeno spindulius. Šie atradimai padeda geriau suprasti tokių žybsnių bei dvinarių sistemų evoliucijos procesus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Plačiau su neutroninėmis žvaigždėmis susipažinti galite pažiūrėję šį siužetą iš Kurzgesagt:

***

Jauni kamuoliniai spiečiai. Mūsų Galaktikoje yra apie pusantro šimto kamuolinių spiečių – didelių kompaktiškų žvaigždžių telkinių. Žvaigždžių skaičius juose gali siekti nuo dešimčių tūkstančių iki dešimties milijonų, o amžius yra gana didelis, devyni milijardai metų ir daugiau. Vėlesniais laikais Paukščių Take paprasčiausiai nebuvo pakankamai dujų, kad susiformuotų tokie dideli žvaigždžių telkiniai. Jaunesni spiečiai yra gerokai mažesni ir mažiau tvarkingi, vadinami padrikaisiais. Kol kas nėra aišku, kiek skiriasi padrikųjų ir kamuolinių spiečių formavimasis, nors kai kuriais atžvilgiais šie dariniai yra beveik tokios pačios struktūros, tik skirtingos masės. Naujame tyrime išanalizuoti kamuoliniai spiečiai galaktikoje NGC 1275, kuri yra Persėjo galaktikų spiečiaus centre. Nustatyta, kad bent paskutinį milijardą metų ten formavosi kamuoliniai spiečiai, kurių masė siekia nuo 5000 iki trijų milijonų Saulės masių. Seniau tokie spiečiai greičiausiai taip pat formavosi, tačiau turimi duomenys neleidžia nustatyti jų amžių pakankamai tiksliai. Jaunieji spiečiai savybėmis labai primena senesnius, tačiau jų išsidėstymas erdvėje gerai atitinka dujų srautus, krentančius į galaktiką iš tarpgalaktinės erdvės. Mažiausi jauni spiečiai taip pat yra labai panašūs į Paukščių Tako padrikuosius spiečius, taigi šis atradimas sutvirtina hipotezę, kad padrikieji ir kamuoliniai spiečiai yra dvi to paties reiškinio atmainos. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Jonizuojančiosios spinduliuotės pabėgimas. Pirmosios žvaigždės Visatoje atsirado maždaug 180 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Per mažiau nei milijardą metų jų spinduliuotė jonizavo beveik visą tarpgalaktinę medžiagą. Tam jonizuojantys fotonai turėjo pabėgti iš žvaigždėdaros regionų, kuriuose esančios tankios dujos juos labai efektyviai sugeria. Egzistuoja įvairios hipotezės, kaip tai galėjo įvykti, o dabar pristatyti nauji stebėjimai, patvirtinantys vieną iš jų. Stebėjimų taikinys yra galaktika, kurios šviesa mus pasiekia iš maždaug trijų milijardų metų po Didžiojo sprogimo – gerokai vėlesnių laikų, nei pirmųjų žvaigždžių atsiradimas, tačiau ši galaktika labai panaši į tas pirmykštes. Ypatingai svarbu tai, kad joje aptikti tankių dujų kupini žvaigždėdaros regionai. Juos tyrinėti leido gravitacinis lėšiavimas: arčiau mūsų esančio galaktikų spiečiaus gravitacija iškreipia tolimosios galaktikos šviesą ir sukuria net 12 paryškintų jos atvaizdų dangaus skliaute. Nustatyta, kad minėtame žvaigždėdaros regione yra retų dujų kanalas, leidžiantis nemažam kiekiui jonizuojančių fotonų pabėgti iš tankaus telkinio. Toks scenarijus prognozuojamas skaitmeninių modelių, bet šis atradimas yra pirmas jo egzistavimo patvirtinimas pirmykštėje galaktikoje. Tai greičiausiai nėra vienintelis būdas jonizuojantiems fotonams pasiekti tarpgalaktinę erdvę, bet jis gali reikšmingai prisidėti prie Visatos rejonizacijos. 12 galaktikos atvaizdų stebėjimas taip pat leistų įvertinti, kaip stipriai tarpgalaktinė medžiaga sugeria fotonus ir kiek skiriasi jos savybės gretimomis, bet skirtingomis kryptimis. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Detaliausio Visatos modelio rezultatai. Praeitą savaitę pristatyti pirmieji TNG50 skaitmeninio modelio rezultatai. TNG50 yra detaliausias kada nors suskaičiuotas skaitmeninis kosmologinis modelis, kuriame sekama nemažo Visatos regiono – 50 megaparsekų kraštinės ilgio kubo – evoliucija nuo maždaug šimto milijonų metų po Didžiojo sprogimo iki šių dienų. 50 megaparsekų dydžio kube tilptų net keli Mergelės galaktikų superspiečiai, taigi tokiame regione vystosi ne vienas šimtas įvairiausių galaktikų. Skaičiavimai truko ilgiau nei metus, naudojant 16 tūkstančių branduolių turintį superkompiuterį. To reikėjo, kad būtų galima sekti daugiau nei 20 milijardų dalelių judėjimą ir išskirti mažesnius nei kiloparseko dydžio regionus pavienėse galaktikose, pasiekiant maždaug dešimties tūkstančių Saulės masių raišką. Pagrindiniai kol kas pasiekti rezultatai yra du. Pirmasis iš jų – galaktikų diskų formavimasis ir evoliucija. Modelis parodė, kad žvaigždes formuojančios galaktikos laikui bėgant tampa vis tvarkingesnės, dujos ir žvaigždės ima judėti vis labiau apskritiminėmis orbitomis ir suformuoja didžiulius diskus, kaip Paukščių Take. Kuo daugiau žvaigždžių galaktika suformuoja, tuo tvarkingesnė ji atrodo. Galaktikų tvarkingėjimas pasireiškia ir kitu aspektu, kuris yra antrasis pagrindinis rezultatas: iš galaktikų išlekiančios tėkmės laikui bėgant irgi tampa tvarkingesnės. Taip pat nustatyta, kad seniau galaktinės tėkmės buvo greitesnės, nei tokios pačios masės galaktikose šiandien. Taip pat įdomu, kad labai mažose ir labai masyviose galaktikose santykis tarp išmetamų dujų masės ir susiformuojančių žvaigždžių masės yra didžiausias, o vidutinėse, panašiose į Paukščių Taką, šis santykis yra mažiausias. Dauguma šių rezultatų patvirtina ankstesnius modelius, tačiau leidžia daug detaliau pažvelgti į kosminių struktūrų evoliuciją per milijardus metų. Tyrimo rezultatai arXiv: pirmasis ir antrasis.

***

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

Laiqualasse

2 komentarai

  1. Džiugu, kad yra tokių puslapių ir tokių žmonių kuriančių tokį content’ą. Neseniai pradėjau domėtis tai man čia viskas yra kosmosas :) ačiū

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *