Kąsnelis Visatos CDXXXI: Jaunystė ir senatvė

Jauna Visata atrodė gerokai kitaip, nei šiandieninė. Galaktikos buvo netvarkingos, žvaigždės formavosi sparčiau, kurį laiką netgi beveik visos tarpgalaktinės dujos buvo neutralios, o ne jonizuotos, kaip dabar. Bet laikai keitėsi, keitėsi ir galaktikos – poroje praėjusios savaitės naujienų kalbama būtent apie tokius pokyčius ir būdus jiems tyrinėti. Senatvėje objektai linkę nurimti: žvaigždės tampa ramesnės, ypač jei pavirsta baltosiomis nykštukėmis, ramesnės būna ir planetos bei palydovai. Bet štai Mėnulis, atrodo, yra neramus – gali būti, kad jame dar dabar vyksta tektoniniai procesai. Kitose naujienose – šis tas apie Mėnulio ir Marso tyrimus, Saulės vėją ir žybsnius galaktikoje su dvinare centrine juodąja skyle. Gero skaitymo!

***

Kometa C/2020 F8 (SWAN). Šaltinis: Gerald Rhemann

Nors kometa C/2019 Y4 (ATLAS) subyrėjo ir nuostabaus vaizdo gegužės naktiniame danguje nesuteiks, vilties teikia kita, neseniai atrasta kometa C/2020 F8 (SWAN). Paskutinėmis balandžio dienomis ji kirto Žemės orbitą ir suformavo didžiulę gražią uodegą. Kometos šviesis gerokai viršija pirmines prognozes – jau dabar, esant geroms sąlygoms, ją įmanoma įžiūrėti plika akimi, tarp Banginio ir Vandenio žvaigždynų. Tiesa, šiomis dienomis ji pakyla kartu su Saule, bet gegužės antroje pusėje, perėjusi į Persėjo žvaigždyną, ji turėtų būti matoma visą naktį. Tuo metu jos ryškis gali pakilti iki 3 – panašiai ryškiai šviečia Grįžulo ratų žvaigždė, jungianti samčio kaušą ir rankeną.

***

Mėnulio skrydžių modulių vystymas. 2024 metais NASA ketina sugrąžinti žmones į Mėnulį, ir šįkart tai turėtų būti ilgalaikės tyrimų misijos. Viena iš kertinių misijos dalių yra erdvėlaivis, kuriuo žmonės nusileis Mėnulio paviršiuje ir vėliau grįš į orbitą. Dar pernai NASA paskelbė erdvėlaivius vystysianti kartu su privačiomis kompanijomis, o pernai paskelbė tris pirminio konkurso nugalėtojas. Jomis tapo SpaceX, Amazon vadovo Jameso Bezoso kompanija Blue Origin bei gynybos ir aeronautikos pramonės kompanija Dynetics. Iš viso joms skirta daugiau nei 700 milijonų dolerių tolesniam koncepcijos vystymui, o po dešimties mėnesių iš trijų idėjų turėtų būti išrinkta viena, kuri ir taps realybe. Kiekvienos kompanijos idėja šiek tiek skiriasi: SpaceX žada pritaikyti šiuo metu kuriamą Starship; jis galės ir nusileisti Mėnulyje, ir pakilti atgal į orbitą, o viduje turės pakankamai erdvės patogiam grupės astronautų gyvenimui. Blue Origin kuria iš trijų dalių susidedantį erdvėlaivį. Dynetics erdvėlaivis, kaip ir SpaceX, bus vientisas, tačiau turės įvairių variklių modulių skirtingoms misijos dalims. Skiriasi ir numatomos raketos-nešėjos: SpaceX planuoja naudoti savo Super Heavy raketą, Blue Origin – saviškę New Glenn arba NASA kuriamą Space Launch System, Dynetics – SLS. Kai kurie erdvėlaiviai turės galimybę orbitoje jungtis su Orion įgulos kapsule arba Gateway kosmine stotimi, nors pastaroji greičiausiai nebus pastatyta 2024 metais, o tik vėliau.

***

Bakterijos Tarptautinėje kosminėje stotyje. Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) yra daug įvairių bakterijų, pelėsio ir panašios nekviestos gyvybės – šitai žinoma jau seniai. Kartais mikroorganizmai panaudojami ir moksliniams tikslams – tiriamos jų savybės, aiškinantis, kiek jie skiriasi nuo žemiškų ir kaip mikrogravitacija pakeičia jų augimą bei dauginimąsi. Naujame tyrime išnagrinėta mikroorganizmų įvairovė ir nustatyta, kad ji labai panaši į pačių astronautų odos mikrobiomą. Tyrimo metu paimta daugybė mėginių nuo vieno astronauto odos, nosies, ausų, burnos bei seilių, tada jų genetinė sudėtis palyginta su aštuonių zonų TKS mėginių sudėtimi. Nustatyta, kad didžiausias panašumas yra tarp TKS mėginių ir astronauto odos mėginių, taip pat kad mikroorganizmų įvairovė astronauto seilėse sumažėja misijos metu, bet atsistato grįžus į Žemę. Visa analizė atlikta pargabenus mėginius į Žemę, tačiau TKS jau yra prietaisų, kurie leis stebėti mikroorganizmų įvairovę realiu laiku. Toks stebėjimas, kaip ir šio tyrimo rezultatai, padės geriau sekti ir astronautų sveikatą bei leis geriau pasiruošti ilgalaikėms žmonių misijoms kosmose. Tyrimo rezultatai publikuojami PLOS One.

***

Šiandieninė tektonika Mėnulyje. Mėnulis atrodo sustingęs ir nekintantis, bet iš tiesų jame vyksta įvairūs pokyčiai. Daugiausiai tai yra mikrometeoritų smūgiai, bet naujame tyrime teigiama, kad greičiausiai mūsų palydove vyksta ir tektoniniai procesai. Ištyrę šimtus nuotraukų, kurias padarė Mėnulio apžvalgos zondas (LRO) infraraudonųjų spindulių diapazone, tyrėjai aptiko daugybę uolienų, naktį išliekančių šiltesnėmis už aplinką. Šiltesnės jos yra todėl, kad ant jų praktiškai nėra regolito – dulkių, dengiančių kone visą Mėnulio paviršių. Regolitas nuolatos formuojasi į paviršių pataikant mikrometeoritams, taigi jei kur nors jo nėra, tas paviršius turėtų būti labai jaunas. Jaunatviškumą žymi ir tai, kad ant šių uolienų nėra kraterių. Taip pat įdomu, kad uolienų padėtys puikiai atitinka prieš beveik dešimtmetį aptikus kanalus, kuriais kadaise tekėjo magma, kai Mėnulio paviršius dar nebuvo iki galo sustingęs. Tyrėjai teigia, kad jų atrastos uolienos greičiausiai žymi vietas, kur nuo labai senų laikų Mėnulio pluta yra nestabili ir plečiasi, reaguodama į milijardų metų senumo smūgį, suformavusį Pietų poliaus – Aitkeno baseiną. Atrastos uolienos yra kaip tik priešingoje Mėnulio pusėje. Gali būti, kad senovinis smūgis suskaldė plutą priešingoje Mėnulio pusėje, ten išsiveržė magmos kanalai, vėliau jie sustingo, bet pluta vis dar kyla ir eižėja, regolitas sukrenta į naujai atsirandančius tarpus, o uolienos lieka plikos. Tyrimo rezultatai publikuojami Geology.

***

Saulės vėjo kilmė. Saulės vėjas – iš žvaigždės plūstantis jonizuotų dujų srautas – kartais sukelia geomagnetines audras Žemėje, taip pat labai stipriai paveikia palydovus, todėl suprasti jo veikimo principus yra labai svarbu. Parker Saulės zondas (Parker Solar Probe), neseniai pradėjęs tyrinėti mūsų žvaigždę, atrado įdomių vėjo savybių, kurias, pasirodo, gerai paaiškina dar prieš 20 metų sukurtas globalus Saulės magnetinio lauko modelis. Naujame straipsnyje šio modelio autoriai apžvelgia zondo atradimus ir modelio prognozes. Zondas patvirtino, kad Saulės atmosfera – dujos, dar nepabėgusios nuo žvaigždės – juda aplink ją bendru srautu. Taip pat zondas aptiko magnetinio lauko išsilenkimus – vingius, kuriuose magnetinio lauko kryptis staiga pakinta į priešingą, o paskui vėl grįžta į pradinę. Tokią savybę paaiškina modelio prognozuojamas Saulės vėjo paleidimo mechanizmas: kartais prie Saulės paviršiaus įvyksta persijungimai tarp magnetinio lauko kilpų, iškylančių ir įkrentančių į Saulę, ir linijų, kurios prie Saulės prikibusios tik vienu galu. Persijungimo metu aplinkinėms dujoms suteikiama daug energijos ir jos gali pabėgti nuo Saulės, tačiau dalis kilpos išlinkimo išlieka ir pabėga kartu. Būtent tokius darinius ir aptiko Parker Saulės zondas. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

Nepaisant Saulės vėjo, žybsnių ir kitokio aktyvumo, mūsų žvaigždė, pasirodo, yra gana rami, palyginus su į ją panašiomis. Taip teigia tyrėjų grupė, išnagrinėjusi kelių šimtų panašiai sparčiai besisukančių ir panašią paviršiaus temperatūrą turinčių žvaigždžių kintamumą. Dauguma iš 369 žvaigždžių pasirodė esančios aktyvesnės už mūsiškę – jų šviesis per trejus metus, kiek tęsėsi stebėjimų duomenys, kito daug labiau. Saulės šviesis keitėsi 0,07% ribose, kitų žvaigždžių – vidutiniškai penkis kartus daugiau. Visos kitos šių žvaigždžių savybės yra praktiškai neatskiriamos nuo Saulės. Taigi gali būti, kad mūsų žvaigždė irgi kartais būna daug aktyvesnė, nei dabar, arba dėl kažkokių dar nežinomų priežasčių yra ramesnė visą laiką. Tiesa, įdomu tai, kad išnagrinėjus kitą grupę žvaigždžių, kurių temperatūra panaši į Saulės, bet kurių sukimosi periodo nustatyti nepavyko, jų aktyvumas pasirodė esąs panašus į Saulės. Gali būti, kad egzistuoja kokie nors sistematiški skirtumai tarp žvaigždžių, kurių sukimąsi pavyko išmatuoti, ir likusiųjų; pavyzdžiui, sukimąsi išmatuoti lengviau, kai žvaigždė turi didelių dėmių, o tai gali žymėti labai stiprų kintamumą. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Marso straigtasparnis. Marsaeigis Perseverance, išskrisiantis šią vasarą, kartu gabens ir nedidelį sraigtasparnį. Praeitą savaitę jam oficialiai paskirtas vardas Ingenuity (Išradingumas). Sraigtasparnis yra mažytis, sveria mažiau nei du kilogramus; tiesa, masyvesnis Marse ir negalėtų skraidyti, nes ten atmosfera gerokai retesnė, nei Žemėje. Visgi toks prietaisas leis ištirti daug didesnį plotą, nei vien marsaeigis, be to, sraigtasparnis galės pasiekti įdomias uolienas ar vietas, prie kurių privažiuoti neįmanoma. Tiesa, pagrindinė Išradingumo užduotis bus parodyti, ar apskritai tokio pobūdžio misija yra įmanoma; jei ji bus sėkminga, ateityje Marso misijos galės dažniau gabentis sraigtasparnius ir kitus skraidančius aparatus.

Perseverance taikinys Marse yra Jezero krateris, kuriame matyti senovinės upės delta ir daug įdomių regionų, kuriuose kadaise galėjo egzistuoti gyvybei tinkamos sąlygos. Naujame tyrime teigiama, kad kraterio geologija puikiai tinka ne tik gyvybei užsimegzti ar vystytis, bet ir jos pėdsakams išlikti iki šių dienų. Mokslininkai pritaikė Žemės upių deltų formavimosi modelį Marsui ir, remdamiesi turimais stebėjimų duomenimis, apskaičiavo, kaip galėjo formuotis Jezero krateryje matoma delta. Paaiškėjo, kad nuosėdų sunešimas užtruko bent 19-37, bet visa tai nutiko per 380 tūkstančių metų laikotarpį. Kitaip tariant, greičiausiai vietinis klimatas buvo labai sausas, upė tėkėjo retai, bet tekėdama nuosėdas nešė sparčiai. Būtent tokiose nuosėdose labiausiai tikėtina aptikti senovinės gyvybės pėdsakų, nes upių sąnšų paskandinti gyvi organizmai ar jų liekanos, virtę uolienomis, gali išlikti net ir milijardus metų. Perseverance surinkti duomenys padės ne tik atsakyti į klausimą, ar Marse (ar bent Jezero krateryje) kada nors egzistavo gyvybė, bet ir išsiaiškinti, ar tikrai Marso upių vystymuisi galima taikyti panašius modelius, kaip šiandieninių upių Žemėje. Tyrimo rezultatai publikuojami AGU Advances.

***

Saulės sistema formavosi prieš puspenkto milijardo metų. Kaip įmanoma nustatyti, kas tada vyko, kokios sąlygos vyravo protoplanetiniame diske? Apie tai pasakoja SciShow Space:

***

Gyvybingos baltųjų nykštukių planetos? Į Saulę panaši žvaigždė gyvenimo pabaigoje virsta raudonąja milžine, o paskui – baltąja nykštuke. Milžinės stadijoje ji gali sudeginti artimas planetas – toks likimas laukia Merkurijaus, Veneros ir galbūt Žemės. Tapdama nykštuke, žvaigždė netenka dalies masės, todėl pasikeičia jos trauka, o kartu ir likusių planetų orbitos. Kartais planetos gali priartėti taip arti nykštukės, kad sušyla ir tampa tinkamos gyvybei vystytis. Naujame tyrime nagrinėjama, kaip būtų galima aptikti tokios gyvybės pėdsakus. Baltosios nykštukės spindulys panašus į Žemės, taigi planetų tranzitai vyksta retai, bet yra labai gilūs – planeta uždengia didelę dalį žvaigždės. Stebint tokį tranzitą, galima užfiksuoti ir planetos atmosferos savybes. Tyrėjai apskaičiavo, kaip galėtų atrodyti planetos tranzito signalas, jei joje būtų daug metano, ozono, deguonies ar azoto oksido – dujų, įprastai laikomų gyvybės pėdsakais. Šie rezultatai padės lengviau interpretuoti stebėjimų duomenis netolimoje ateityje: netrukus pradėsiantys darbą teleskopai, tokie kaip James Webb, galės aptikti šiuos signalus Žemės tipo planetose prie baltųjų nykštukių. Apskritai objektai šalia baltųjų nykštukių – nuolaužų diskai ir planetos – aptikti tik palyginus neseniai, taigi ši sritis dar gali pateikti labai daug staigmenų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dvinarės juodosios skylės žybsniai. Galaktikoje OJ 287 egzistuoja dvinarė supermasyvi juodoji skylė. Vienos komponentės masė viršija 18 milijardų Saulės masių, o antroji yra gerokai mažesnė – 150 milijonų Saulės masių. Aplink didesniąją juodąją skylę sukasi akrecinis diskas, sudarytas iš karštų dujų, po truputį krentančių į juodąją skylę. Kompanionė skrieja pailga 12 metų trukmės orbita, kurios plokštuma nesutampa su disku. Taigi per kiekvieną 12 metų periodą mažesnioji juodoji skylė du kartus susiduria su disku ir sukelia stiprų žybsnį. Žybsniai stebimi nuo XX a. pradžios, bet tik 2011 metais sukurtas modelis, davęs prognozę apie tikėtiną sekančio žybsnio laiką. Žybsnis, kaip ir prognozuota, nutiko 2015 metų gruodį. Nuo tada modelis dar patobulintas – prognozės paklaida sumažinta nuo kelių savaičių iki kelių valandų. Naujausio žybsnio tikėtasi pernai liepą. Dabar paskelbti šio žybsnio stebėjimų duomenys. Stebėjimai atlikti Spitzer kosminiu teleskopu pernai vasario-kovo mėnesiais, taip pat nuo liepos pabaigos iki rugsėjo vidurio. Ankstyvesni stebėjimai pasitarnavo kaip pagrindas – galaktikos branduolio spinduliuotė ne žybsnio metu. Vėlesni stebėjimai apėmė patį žybsnį. Jo pradžia su prognozėmis sutapo keturių valandų tikslumu, eilinį kartą patvirtinant bendrąją reliatyvumo teoriją, nes tiksliam orbitos parametrų apskaičiavimui prireikė įvertinti ir reliatyvistinius efektus. Taip pat stebėjimai patvirtino vadinamąją „plaukų nebuvimo teoremą“, kuri teigia, kad juodosios skylės gali būti visiškai aprašytos vien savo mase, sukimosi sparta ir elektriniu krūviu, kitaip tariant, jos neturi jokių netolygumų („plaukų“). Jei nors viena iš dviejų poros narių būtų sudėtingesnė, nei teigia plaukų nebuvimo teorema, žybsnio laikas būtų kitoks, nei prognozuota. Apskritai šie stebėjimai pavyko tik laimingo atsitiktinumo dėka – liepos pabaigoje Spitzer buvo pakankamai nutolęs nuo Žemės, kad galėtų stebėti galaktiką OJ 287, kurią nuo Žemės užstojo Saulė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Spiralinės galaktikos Visatos jaunystėje. Kuo objektai yra toliau nuo mūsų, tuo juos aptikti ir tyrinėti sunkiau. Tai atrodo akivaizdu, bet ši tendencija slepia ir pavojų: pavyzdžiui, stebėdami tolimas galaktikas, nejučia galime atrinkti tik pačias ryškiausias, kurių savybės nebūtinai atitinka vidutines tuo metu egzistavusių galaktikų savybes. ALMA teleskopų masyvu vykdytos stebėjimų programos ALPINE tikslas – užpildyti spragą žiniose apie tolimas galaktikas, detaliai išanalizuojant daugiau nei šimto vidutinio šviesumo tolimų galaktikų savybes. Dabar paskelbti pagrindiniai šio projekto rezultatai. Galaktikų šviesa iki mūsų keliavo daugiau nei 12 milijardų metų, taigi matome jas iš laikų, kai Visatos amžius buvo vos 1-1,5 milijardo metų. Stebėdami spinduliuotę, skleidžiamą jonizuotų anglies atomų, tyrėjai išmatavo galaktikose esančių dujų judėjimo greitį. Maždaug kas šešta galaktika pasirodė besisukanti tvarkingai, panašiai kaip šiandieninės spiralinės galaktikos; likusiose dujos juda netvarkingai, kaip besijungiančiose galaktikose. Taigi panašu, kad didelė dalis galaktikų tuo metu dar formavosi, bet jau buvo ir nusistovėjusių spiralių – šis rezultatas svarbus, siekiant patikslinti Visatos struktūros formavimosi modelius. Taip pat daugelyje galaktikų aptiktos tėkmės – medžiaga, lekianti lauk iš galaktikos. Tėkmių greitis ir išnešamas medžiagos kiekis koreliuoja su žvaigždžių formavimosi sparta, taigi jas greičiausiai sukelia supernovų sprogimai ir masyvių žvaigždžių vėjai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Rejonizacijos kaltininkai – masyvios galaktikos. Visatos jaunystėje ją sudarė daugiausiai neutralios vandenilio dujos. Vėliau žvaigždžių bei aktyvių galaktikų branduolių spinduliuotė jas jonizavo ir šiandien didžioji dalis Visatos tūrio užpildyta būtent jonizuota medžiaga. Šis virsmas, vadinamas rejonizacija, įvyko per pirmąjį milijardą metų, bet jo detalės dar toli gražu neaiškios. Pavyzdžiui, nežinia, iš kokių galaktikų – didelių ar mažų – atsklido dauguma jonizuojančių fotonų. Mažesnėse galaktikose tokių fotonų sukuriama mažiau, bet gali būti, kad didesnė jų dalis pabėga į tarpgalaktinę erdvę. Naujame tyrime grupė mokslininkų pabandė įvertinti, kokia dalis fotonų turėtų ir galėtų pabėgti iš įvairių galaktikų, kad rejonizacija vyktų taip, kaip stebima. Jei jonizuojančių fotonų dalis, pabėganti iš galaktikų, būtų visą laiką vienoda, ji turėtų būti gana didelė – virš 20%, gerokai daugiau, nei randama aplink mus esančiose galaktikose. Be to, toks modelis prognozuoja, kad rejonizacija turėtų prasidėti anksčiau, nei yra stebima, ir vykti tolygiau. Stebėjimų duomenis daug geriau paaiškina modelis, kuriame pabėgančių fotonų dalis didėja, augant žvaigždžių formavimosi spartai. Pirmosiose galaktikose žvaigždės formavosi daug sparčiau, nei šiandien – tai paaiškina, kodėl iš aplinkinių galaktikų pabėga mažai fotonų. Mažiausios galaktikos negalėjo jonizuoti didelio aplinkos tūrio, taigi rejonizacija įsibėgėjo tik atsiradus masyvioms galaktikoms. Pagal šį modelį paaiškėjo, kad vos 5% visų galaktikų paskleidė daugiau nei 80% jonizuojančių fotonų. Taigi bent pagal šį modelį, rejonizacija buvo pagrinde masyviausių ir sparčiausiai žvaigždes formuojančių galaktikų nuopelnas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Visatos struktūrų netolygumo augimas. Galaktikos ir jų spiečiai atsirado po truputį traukiantis nedideliems sutankėjimams, kurie egzistavo ankstyvoje Visatoje. Apskaičiuoti, kaip turėtų vystytis konkretus pradinis sutankėjimas, labai sudėtinga – įprastai tai daroma naudojant didžiulius skaitmeninius modelius, bet jie duoda tik statistiškai analogiškus rezultatus, o ne paaiškina konkrečių Visatoje stebimų telkinių evoliuciją bei kilmę. Naujame tyrime bandoma į struktūrų savybių kitimą pažvelgti iš priešingos pusės – nagrinėjant galaktikų ir jų spiečių susitelkimą per pastaruosius septynis milijardus metų ir ekstrapoliuojant į pirmykštę Visatą. Tyrėjai išnagrinėjo daugybės galaktikų padėtis ir nustatė, kaip kito tam tikrą nuokrypį nuo vidurkio turintis sutankėjimas laikui bėgant. Pavyzdžiui, jei kažkuriuo metu 5% visų objektų yra dešimt kartų ar daugiau tankesni už vidutinį Visatos tankį, tai kaip keičiasi šis santykis laikui bėgant? Apskaičiuoti pokyčiai puikiai atitinka gana paprastą modelį, sukurtą remiantis vien klasikinės gravitacinės traukos sukeliamu tankio netolygumų augimu. Ekstrapoliavus netolygumus į pirmykštę Visatą, gautas tikėtinas pirmykščių netolygumų pasiskirstymas, kone idealiai atitinkantis kosminės foninės spinduliuotės variacijas. Šis modelis suteikia būdą nagrinėti Visatos struktūros evoliuciją kitu būdu, nei įprastai naudojamas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

6 komentarai

  1. : D Rimtai nauja kometa atrasta? Baisiai malonu sužinoti, po to kai subyrėjo senoji. Labai gaila buvo, nes ir šiaip norėjau pamatyti ir prisiverčiau nusipirkti teleskopą būtent jai, o ta subyrėjo šipuliais.

        1. Nieko tokio – naujienų daug, aš kartais irgi kokią įdomią pamatau tik gerokai pavėluotai.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *