Kąsnelis Visatos CDXVI: Aštuoneri metai kąsnelių

2012 metų sausio 23 dieną parašiau pirmąjį Visatos kąsnelį. Nuo tada kiekvieną savaitę (su labai nedidelėmis išimtimis) tą darau jau aštuonerius metus. 8*52=416 – būtent tokio numerio Kąsnelį šiandien ir kviečiu skaityti. O jame – asteroidai, antra Kentauro Proksimos planeta, Paukščių Tako halas ir susiliejimų istorija bei gama spindulių žybsnių kilmės tyrimai. Gero skaitymo!

***

Apie SpaceX kosminį internetą Starlink šnekama jau seniai. Nuo pirmųjų palydovų paleidimo beveik prieš metus daug astronomų nerimauja, kad 550 km aukštyje skrendantys palydovai gali sugadinti nakties dangaus vaizdą ir trukdyti profesionaliems stebėjimams. Plačiau apie tai, kiek baugi ši problema, pasakoja Fraser Cain:

***

Magnetinė Saulės žybsnio energija. Saulės žybsnių metu mūsų žvaigždė išmeta daug energingų – ultravioletinių bei rentgeno – fotonų. Įprastai žybsniai įvyksta ties Saulės dėmėmis, kur žvaigždės magnetinis laukas yra stipresnis nei kitose vietose. Taigi neabejojama, kad energiją žybsniams suteikia magnetinio lauko pokyčiai. Dabar pirmą kartą šis procesas ištirtas kiekybiškai. 2017 metų pabaigoje vykusio Saulės išsiveržimo ir kelių žybsnių metu atlikti labai detalūs žybsnio regiono stebėjimai mikrobangų diapazone. Šiame ruože spinduliuotę sukelia daugiausiai elektringos dalelės, judančios magnetiniame lauke, taigi spinduliuotės pokyčiai leidžia sekti ir magnetinio lauko pokytį. Nustatyta, kad magnetinio lauko stiprumas per dvi minutes, kol buvo leidžiami žybsniai, sumažėjo 600 gausų, arba 1200 kartų daugiau, nei Žemės vidutinis magnetinio lauko stiprumas. Taip sparčiai kintantis magnetinis laukas sukūrė stiprų elektrinį lauką, kurio užteko įgreitinti elektringas daleles – protonus ir elektronus – iki stebimų didžiulių energijų. Apskaičiuotas magnetinio lauko energijos pokytis taip pat užtektinas, kad paaiškintų ir žybsnį, ir elektringas daleles, ir Saulės vainiko įkaitimą žybsnio aplinkoje iki milijardo laipsnių temperatūros. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Asteroidas Veneros orbitos viduje. Dauguma Saulės sistemos asteroidų skrieja tarp Marso ir Jupiterio orbitų, Asteroidų žiede. Bet jų yra ir kitur – ne vieną dešimtmetį atidžiai ieškoma artimų žemei objektų, t.y. tokių, kurių orbitos labai priartėja ar net kerta mūsų planetos orbitą. Kai kurie asteroidai skrajoja dar arčiau prie Saulės. Dabar pirmą kartą aptiktas asteroidas, kurio visa orbita yra arčiau Saulės, nei Venera. Naujasis radinys, 2020 AV2, apskritai yra tik 21-as asteroidas, kurio visa orbita telpa Žemės orbitoje; tokie asteroidai vadinami Atiros grupe, pagal pirmąjį patvirtintą grupės narę. Asteroido dydis greičiausiai yra tarp 1 ir 3 kilometrų, bet tiksliai jį nustatyti sudėtinga, nes reikia daryti prielaidą apie tai, kokia dalis Saulės šviesos atsispindi nuo asteroido paviršiaus. Asteroidai taip arti Saulės susiformuoti negalėjo: Saulės spinduliuotė bei planetų migracija sistemos jaunystėje būtų juos išstūmusi ar suardžiusi. Taigi kyla klausimas, kaip 2020 AV2 atkeliavo į tokią orbitą. Labiausiai tikėtinas atsakymas – artima gravitacinė sąveika su kuria nors planeta, pavyzdžiui Marsu ar netgi Jupiteriu, nusviedė asteroidą artyn prie Saulės, o tada viena ar kelios sąveikos su Merkurijumi ir Venera padarė orbitą artimesnę apskritiminei. Šitaip asteroidas dalį savo pradinės orbitos energijos atidavė kažkuriai išorinei planetai, dalį – vienai iš dviejų vidinių. Gali būti, kad ateityje asteroidas dar kartą pralėks labai arti Veneros ar Merkurijaus ir bus vėl išsviestas tolyn, bet daug didesnė tikimybė, kad jis atsitrenks į vieną iš šių planetų. Bet kuriuo atveju, tai neturėtų nutikti greitai. Žinomų asteroidų duomenų sąvadą rasite NASA JPL puslapyje.

***

ESA ieško astronomų-mėgėjų. Nuo senų laikų astronomai mėgėjai randa būdų prisidėti prie mokslinių tyrimų. Kartais tai yra ilgalaikiai palyginus ryškių kūnų stebėjimai, kuriuos patogiau vykdyti daugeliui mėgėjų mažais teleskopais, negu naudoti keleto galingų teleskopų laiką, kartais – mažų Saulės sistemos kūnų praslinkimų prieš žvaigždes stebėjimai, kurie iš skirtingų Žemės vietų atrodo nevienodai, todėl daugelio stebėtojų surinkti duomenys leidžia nustatyti objekto formą daug geriau, nei stebėjimai vienu teleskopu. O dabar Europos kosmoso agentūra (ESA) paskelbė kviečianti mėgėjus prisidėti prie asteroidų, kuriuos galėtų aplankyti kosminė misija, charakterizavimo. Hera misija patvirtinta pernai lapkritį, o išskristi turėtų 2024-aisiais. Jos tikslas – dvinaris asteroidas Didymos, kuris kas porą metų priartėja labai arti Žemės orbitos ir laikomas potencialiai pavojingu mūsų planetai. NASA zondas DART 2022 metų spalį turėtų irgi pasiekti šį asteroidą ir atsitrenkti į jį; taip būtų tikrinama, ar įmanoma reikšmingai pakeisti asteroido trajektoriją, ruošiantis panašiai misijai, jei kada prireiktų nukreipti Žemei gresiantį objektą. Heros tikslas bus ištirti DART poveikį asteroido paviršiui. Tačiau skriedama Didymos link, Hera galėtų aplankyti dar keletą asteroidų; tereikia tik išsiaiškinti, kuriuos. ESA atrinko septynis galimus taikinius, o astronomų-mėgėjų prašo juos stebėti kuo išsamiau, kad kuo geriau suprastume, kuo kiekvienas iš jų yra išskirtinis. Praskrisdama pro šalį Hera galės papildyti šias žinias.

***

Huygenso nusileidimo metinės. Prieš penkiolika metų, 2005-ųjų sausio 14 dieną, zondas Huygens nusileido Saturno palydovo Titano paviršiuje; tai buvo, ir vis dar išlieka, tolimiausias sėkmingas nusileidimas ant dangaus kūno. Bet nusileidimas vyko ne visiškai taip, kaip planuota: pasiekęs Titano atmosferą, Huygens ėmė suktis į priešingą pusę, nei numatyta. Iš Cassini orbitinio zondo Huygensas paleistas besisukantis prieš laikrodžio rodyklę, bet vėliau ėmė suktis pagal ją; laimei, sukimosi greitis neišaugo iki didesnio, nei numatyta, todėl nei zondui, nei jo atliktiems stebėjimams nebuvo pakenkta. Dabar pagaliau pavyko išsiaiškinti, kas nulėmė sukimosi pokytį. 2017-2019 metais vėjo tunelyje atlikti bandymai, naudojant Huygens zondo trigubai mažesnį modelį, parodė, kad paties zondo konstrukcija privertė jį suktis priešinga kryptimi. Nepaisant 36 sparnų, kurie turėjo kontroliuoti sukimąsi, zondo judėjimui daugiau įtakos turėjo atsiskyrimo sistemos bei radaro altimetro antenos. Jos ne tik pačios vertė zondą suktis pagal laikrodžio rodyklę, bet ir nukreipė oro srautus sparnų link tokia kryptimi, kad sparnai prisidėjo prie sukimo priešinga kryptimi. Huygensas buvo pirmasis aparatas, parodęs mums Titano paviršių ir ten esančius skysčių apytakos rato pėdsakus. Jis išmatavo palydove pučiančio vėjo kryptį ir greitį, atmosferos slėgio ir tankio pasiskirstymą įvairiuose aukščiuose virš paviršiaus. Nors zondas aktyviai dirbo vos kelias valandas, jis atskleidė visiškai nematytą pasaulį. Belieka pasidžiaugti, kad nedidelis atmosferos poveikio neįvertinimas nepadarė misijai kritinės žalos. Ateityje, naudodamiesi šio tyrimo rezultatais, galėsime ir geriau suprasti nevaldomų kosminių aparatų judėjimą, ir pagerinti jų dizainą bei padaryti misijas saugesnes.

***

Fosforo Saulės sistemoje kilmė. Fosforas yra vienas iš svarbiausių elementų visai gyvybei Žemėje. Tačiau jo Visatoje yra gerokai mažiau, nei kitų penkių, irgi būtinų gyvybei – vandenilio, azoto, anglies, deguonies ir sieros. Paukščių Take fosforo atomų yra mažiau nei vienas iš šimto tūkstančių, o žmogaus organizme – vienas iš šimto. Ilgą laiką buvo visai neaišku, kaip fosforas atsirado Saulės sistemoje ir Žemėje, kad juo nuo pat atsiradimo gana gausiai galėjo naudotis gyvi organizmai. Naujame tyrime, apjungiant žvaigždėdaros regionų ir kometų stebėjimų duomenis, pasiūlytas fosforo kelionės į Žemę modelis. Stebėdami žvaigždėdaros regioną AFGL 5142, astronomai nustatė, kad jame formuojasi daug fosforo monoksido ir fosforo nitrido molekulių. Jos susidaro molekulinio debesies tuštumų, egzistuojančių aplink jaunas masyvias žvaigždes, pakraščiuose. Greičiausiai tai reiškia, kad besiformuojančios žvaigždės kuriamoje ertmėje smūginės bangos suardo dulkes, kuriose buvo fosforo, o vėliau ultravioletinė spinduliuotė paskatina fosforą jungtis su deguonimi ir azotu. Fosforo monoksidas formuojasi efektyviau, jo gausa viršija fosforo nitrido gausą visame žvaigždėdaros regione. Tada astronomai išnagrinėjo kometos 67P/Čuriumov-Gerasimenko duomenis ir nustatė, kad joje tikrai yra fosforo oksido. Tai pirmas kartas, kai ši molekulė aptikta kometoje. Šis atradimas pasiūlo tolesnį paaiškinimą apie fosforo kelionę: molekulinio debesies ertmės pakraščiuose medžiaga yra suspaudžiama ir ten formuojasi naujos žvaigždės. Fosforo monoksido molekulės virsta ledu ir dalyvauja planetų formavimosi procese – prikimba prie įvairių grumstų, kurių dalis vėliau tampa kometomis. Kometos atneša įvairius elementus bei junginius į planetas – greičiausiai tai nutiko ir Žemėje. Taigi ne tik vanduo, bet ir fosforas turbūt atkeliavo į Žemę kometų dėka. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Antra Kentauro Proksimos planeta? Artimiausia Saulei žvaigždė, Kentauro Proksima, greičiausiai turi bent dvi planetas. Prie 2016 metais atrastos maždaug Žemės dydžio planetos galime pridėti antrą – Kentauro Proksimos c – besisukančią pusantro karto toliau nuo žvaigždės, nei Žemė nuo Saulės, o vieną ratą aplink žvaigždę apsuka per daugiau nei penkerius metus. Naujai atrastos planetos masė yra mažesnė, nei Neptūno, ji greičiausiai yra uolinė, bet šias savybes dar reikės patikrinti tolesniais detalesniais stebėjimais. Planeta atrasta stebint žvaigždės judėjimą ir aptikus periodiškus jo pokyčius; juos greičiausiai sukelia planetos trauka. Tiesa, gali būti, kad tai nėra planetos poveikis, o kažkoks iki šiol nežinomas žvaigždės kintamumo požymis, bet tokio paaiškinimo tikimybė nedidelė. Bet kuriuo atveju, atradimas labai įdomus dėl dviejų priežasčių. Pirmoji – dabartiniai planetų formavimosi modeliai teigia, kad taip toli nuo žvaigždės besiformuojančios planetos turėtų lengvai užaugti iki bent ledinių milžinių, tokių kaip Neptūnas, nes tokiu atstumu nuo žvaigždės protoplanetiniame diske yra daug ledo. Superžemės – uolinės planetos – egzistavimas taip toli kelia iššūkį šiems modeliams. Planeta negalėjo atmigruoti į šią orbitą ir artimesnės žvaigždei, nes arčiau žvaigždės nėra masyvesnių planetų, kurios būtų galėjusios ją išmesti tolyn. Antroji priežastis – santykinai arti esančios žvaigždės sistemą tyrinėti daug lengviau, be to, planetos atstumas nuo žvaigždės dangaus skliaute yra pakankamas, kad naujos kartos teleskopais būtų galima ją stebėti tiesiogiai. Taigi Kentauro Proksimos c gali tapti puikia laboratorija egzoplanetų savybių tyrimams. Galų gale, dar šiame amžiuje iki jos gali nuskristi mūsų paleisti mažyčiai zondai – jų atsiųsta informacija suteiks neįkainojamų žinių apie šią artimiausią Saulei planetinę sistemą. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Pietų vainikas ir jame matomi ūkai. Šaltinis: CHART32 Team, Johannes Schedler

Savaitės paveiksliukas – tiesiog graži nuotrauka. Jaunos žvaigždės, jų apšviečiamos dujos sudarančios atspindžio ūką, aplinkiniai tamsūs dulkių debesys, užstojantys tolimesnes žvaigždes, o kairėje apačioje geltonai švyti jaunų žvaigždžių šildomos dujos.

***

Dulkėti objektai Galaktikos centre. Paukščių Tako centre yra supermasyvi juodoji skylė Šaulio A*, o aplink ją sukasi grupė žvaigždžių ir įvairūs kiti objektai. Prieš kiek daugiau nei dešimt metų ten aptiktas objektas, pažymėtas G1; jis yra kompaktiškas, bet spektras nepanašus į žvaigždės. Panašiu metu aptiktas dar vienas panašus objektas G2. Susidomėjimas pastaruoju labai išaugo apie 2012 metus, kai jo pailga orbita atnešė jį labai arti Šaulio A*. Tuo metu buvo manoma, kad G2 yra vos kelis kartus už Žemę masyvesnis dulkėtų dujų debesis, tad jį juodosios skylės gravitacija turėjo suardyti. Bet taip nenutiko, taigi tikėtinesnė pasirodė kita hipotezė – kad G2 yra žvaigždė, gaubiama labai tankių dulkių apvalkalo, kuris visiškai užstoja pačios žvaigždės šviesą. Naujame tyrime pristatyti dar keturi panašūs objektai, pavadinti G3, G4, G5 ir G6. Jie visi yra labai arti Šaulio A*, nuo juodosios skylės juos skiria mažiau nei 0,04 parseko. Jų visų orbitos labai skiriasi viena nuo kitos, taigi kiekvienas objektas greičiausiai susiformavo atskirai. Faktas, kad panašių objektų nerasta niekur kitur Galaktikoje, leidžia spręsti, kad jų susidarymui reikalinga ekstremali aplinka, kokia egzistuoja tik Galaktikos centre. Atradėjai pateikia hipotezę, kad objektų pirmtakai galėjo būti dvinarės žvaigždės, prieš mažiau nei milijoną metų susijungusios į vieną. Žvaigždes susijungti skatina dažnos sąveikos su aplinkinėmis žvaigždėmis bei pačios supermasyvios juodosios skylės gravitacija, todėl Galaktikos centre šis procesas vyksta daug dažniau, nei bet kur kitur. Susijungimo metu nukrenta dalis žvaigždžių išorinių sluoksnių, be to, labai sujaukiamos jų planetinės sistemos, taigi naujosios žvaigždės aplinkoje kuriam laikui labai pagausėja dujų ir dulkių. Susiformavusio apvalkalo gali pakakti, kad žvaigždės šviesa būtų visiškai paslėpta nuo aplinkos. Tiesa, hipotezę reikėtų patikrinti skaitmeniniais modeliais. Tolesni šių objektų stebėjimai padės geriau suprasti ir Šaulio A* aplinkos savybes, ir daugelio objektų sąveiką tokioje ekstremalioje aplinkoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Paukščių Tako halo temperatūra. Kiekviena galaktika turi halą – karštų retų dujų apvalkalą, gaubiantį pagrindinę galaktikos masę. Halo dujas išlaiko tamsiosios materijos kuriama gravitacija; kuo galaktika masyvesnė, tuo stipresnė jos gravitacija, o halo dujos – karštesnės. Iki šiol buvo manoma, kad kiekvienos atskirai paimtos galaktikos pagrindinė halo dujų dalis turi vienodą temperatūrą, bet nauji stebėjimai parodė priešingai. Pasirodo, Paukščių Tako hale yra bent trijų temperatūrų dujų; maža to, jų cheminė sudėtis skiriasi nuo to, ką prognozuoja modeliai. Įprastai tyrinėjant halo dujas remiamasi vien deguonies stebėjimais, nes šių dujų yra palyginus daug ir aptikti jas nesunku. Naujuose stebėjimuose gautas labai detalus sugerties spektras – informacija, kokio bangos ilgio fotonus, atsklindančius iš tolimos aktyvios galaktikos, sugėrė Paukščių Tako halo dujos. Tai leido nustatyti ne tik deguonies, bet ir azoto, neono ir geležies gausą. Skirtingos temperatūros dujose šie elementai yra skirtingai jonizuoti – nuo branduolių atplėštas nevienodas kiekis elektronų – taigi taip pavyko nustatyti ir dujų temperatūrą. Tada paaiškėjo, kad Paukščių Tako hale yra nemažai dujų, kurių temperatūra siekia 10 milijonų laipsnių; skaičiuojant pagal Galaktikos masę, halo dujos turėtų būti dešimt kartų šaltesnės. Kol kas neaišku, kas dujas įkaitino taip stipriai; gali būti, kad priežastis yra žvaigždžių spinduliuotė. Šių dujų cheminė sudėtis gerokai skiriasi nuo Saulės cheminės sudėties: geležies, lyginant su deguonimi, yra kone dešimt kartų mažiau, o neono ir azoto – penkis kartus daugiau, nei Saulėje. Taip pat nustatyta, kad hale yra milijono bei kelių milijonų laipsnių temperatūrų dujų. Visi šie atradimai rodo, kad tyrinėjant galaktikų halus negalima apsiriboti vien deguonies gausos analize, nes iš jos nustatyti halo masę ar temperatūrą gali nepavykti. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose, kuriuos rasite arXiv.

***

Gaia-Encelado susiliejimo laikas. Paukščių Takas per savo gyvenimą prarijo keletą mažesnių galaktikų. Didžiausia iš jų buvo Gaia-Enceladas, prisijungusi prie mūsų Galaktikos prieš maždaug 10 milijardų metų. Dabar pristatytas šio susiliejimo laiko patikslinimas, gautas tyrinėjant vos vienos žvaigždės savybes. Pasirinkta žvaigždė yra Indėno Niu, gana artima Saulei ir netgi plika akimi matoma pietinio dangaus žvaigždė. Egzoplanetų paieškai skirtu teleskopu TESS surinkti duomenys apie žvaigždės virpesius leido labai tiksliai apskaičiuoti jos amžių – 11 milijardų metų, su maždaug milijardo metų paklaida. Cheminė žvaigždės sudėtis rodo, kad ji yra Paukščių Tako halo dalis, ir beveik neabejotinai nėra viena iš žvaigždžių, kurios susiformavo Gaia-Encelade ir tik vėliau prisijungė prie Galaktikos halo. Gaia teleskopo duomenys leido gerai apskaičiuoti žvaigždės orbitą. Šie duomenys patvirtino, kad žvaigždė priklauso Paukščių Tako halui, o orbitos savybės yra panašios į žvaigždžių, kurios prie halo prisijungė susiliejimo su Gaia-Enceladu metu. Gaia-Encelado žvaigždės susiliejimo metu paveikė Paukščių Tako halo žvaigždžių orbitas ir padarė jas panašesnes į atklydėlių, tuo tarpu vėliau susiformavusios halo žvaigždės juda kitokiomis orbitomis. Taigi galima daryti išvadą, kad susiliejimo metu Indėno Niu jau buvo susiformavusi, nes priešingu atveju jos orbita atitiktų jaunesnių halo žvaigždžių orbitas. Iš šių duomenų galima daryti išvadą, kad galaktikų susiliejimas prasidėjo prieš 11,6-13,2 milijardo metų. Įdomu, kad tokius rezultatus galima pasiekti tyrinėjant vos vieną žvaigždę. Pridėjus didesnio žvaigždžių skaičiaus analizę, Galaktikos istoriją bus galima ištirti dar detaliau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gama žybsniai – tik dvinarėse. Gama spindulių žybsniai būna dviejų tipų – trumpi ir ilgi. Trumpieji žybsniai įvyksta susijungiant dviem neutroninėms žvaigždėms, o ilgieji žymi labai masyvių žvaigždžių sprogimus. Dabar paaiškėjo, kad ir ilgiesiems žybsniams reikalingos dvinarės žvaigždės. Svarbus kriterijus gama žybsniui kilti yra žvaigždės sukimasis: gama spinduliuotę sukuria labai greitos medžiagos čiurkšlės, išmetamos išilgai žvaigždės sukimosi ašies, bet jos susidaro tik tada, jei žvaigždė sukasi pakankamai greitai. Dauguma žvaigždžių sendamos sukasi vis lėčiau ir neturėtų pasiekti čiurkšlei reikalingo greičio. Bet situacija pasikeičia dvinarėje sistemoje. Dviejų žvaigždžių tarpusavio sąveika sukelia potvynius, kurie įsuka žvaigždes ir neleidžia joms sulėtėti. Naudodami skaitmeninius žvaigždžių evoliucijos modelius mokslininkai parodė, kad tokio įsukimo užtenka čiurkšlei, taigi ir gama žybsniui, suformuoti. Be to, modelio prognozuojamas žvaigždžių metalingumo – už helį sunkesnių cheminių elementų kiekio – pasiskirstymas labai gerai atitinka stebimų gama žybsnių metalingumą. Ateityje modelio prognozes bus galima patikrinti ieškant dvinarės sistemos evoliucijos pėdsakų gama žybsnių aplinkoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

10 komentarų

  1. Yey! Sveikinimai.
    Superinis atsidavimas ir pareigingumas šitam projektui. Taip toliau, mes visada laukiam ir skaitom.

  2. Sveiki, su gimtadieniu!
    Keista kad dvinares zvaigzdes igreitina viena kita. Neaisku del ko?
    Nebent magnetine spinduliuote stumia kol verda zvaigzde

    1. Ačiū :)

      Nieko magnetinio čia nėra. Tiesiog potvyniniai efektai. Panašiai, kaip Mėnulis tolsta nuo Žemės ir ją lėtina, nes Žemė aplink savo ašį sukasi greičiau, nei Mėnulis aplink ją, taip dvinarėje žvaigždėje viena žvaigždė kitos sukimąsi greitina, nes žvaigždės įprastai aplink savo ašį sukasi lėčiau, nei viena aplink kitą.

      1. A supratau, mintis aiski,
        tuomet turetu butu formuliu rinkinys, kuris matematiskai aprasytu, per kiek laiko nusistovi pusiausvyra tarp dvieju besisukanciu kunu.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *