Kąsnelis Visatos CDXXXV: Sugrįžimas

JAV grįžo į žmonių kosminių skrydžių rinką. Prieš devynerius metus pasibaigusi Šatlų programa pagaliau turi veikiančią pamainą – SpaceX Crew Dragon kapsulę. Praeitą savaitę įvykęs sėkmingas bandymas stebėtas turbūt visame pasaulyje. Bet, žinoma, tuo kosminės naujienos neapsiriboja: praeitą savaitę buvo ir diskusijų apie Devintąją planetą, ir apie egzoplanetų debesis, galaktikų aktyvumo priežastis bei Saulės sistemos atsiradimą. Ir dar – labai tolima žiedinė galaktika, žvaigždinės juodosios skylės išsiveržimo čiurkšlių energija bei naujo tipo supernova. Gero skaitymo!

***

Žmonių skrydis Dragon kapsule. Po devynerių metų pertraukos žmonės vėl išskrido į kosmosą iš JAV teritorijos. Šįkart tai padarė SpaceX, taigi tai buvo ir pirmasis žmonių skrydis į kosmosą privačios kompanijos pagaminta raketa bei erdvėlaiviu. Nuo 2014 metų pagal NASA užsakymą vystyta Crew Dragon programa gerokai vėlavo, bet galiausiai šis, paskutinis bandomasis skrydis įvyko. Tiesa, ir jis buvo atidėtas – originaliai planuotas trečiadienį, dėl oro sąlygų likus vos keliolikai minučių iki paleidimo nukeltas į šeštadienį. Šeštadienį problemų jau nekilo, ir apie pusę vienuoliktos vakaro Lietuvos laiku Falcon 9 raketa pakilo, o po 19 valandų du astronautai įžengė į Tarptautinę kosminę stotį (TKS). Po šio sėkmingo bandymo Crew Dragon erdvėlaivis turėtų būti patvirtintas reguliariems žmonių skrydžiams į TKS ir iš jos. Tai turėtų būti ir pigesnis, ir saugesnis, ir politiškai patikimesnis kelionių variantas NASA astronautams, nei iki šiol naudotos Sojuz kapsulės, kylančios iš Rusijai priklausančio Baikonuro kosmodromo Kazachstane. Net ir atmetus politinį aspektą, labai svarbu, jog atsirado antras būdas nuskristi į TKS – jei kiltų problemų su Sojuz kapsulėmis ar Baikonuro kosmodromu, nereikėtų nutraukti skrydžių. Kitąmet prie Sojuz ir Crew Dragon turėtų prisijungti dar vienas žaidėjas – Boeing kuriama Starliner, kurios antras nepilotuojamas bandomasis skrydis planuojamas lapkričio mėnesį.

***

Devintosios planetos paieškos nesiliauja. Prieš ketverius metus pora mokslininkų paskelbė netiesioginių įrodymų, kad Saulės sistemos pakraštyje galimai egzistuoja dar viena, devinta, planeta, mase lenkianti Žemę. Įrodymai buvo grupės Kuiperio žiedo objektų orbitos, kurių savybės įtartinai panašios, tarsi juos visus temptų masyvaus kūno gravitacija. Nuo tada nesiliauja paieškos, bet kol kas nufotografuoti planetos nepavyko. Galbūt dėl to, kad ji labai tamsi, bet gali būti, kad ji tiesiog neegzistuoja, o mažųjų kūnų orbitas galima paaiškinti ir kitaip. Grupė mokslininkų, pastaruosius keletą metų tyrinėjantys išorinę Saulės sistemos dalį, teigia, kad pirmieji planetos egzistavimo įrodymai yra tiesiog neobjektyvių stebėjimų pasekmė. Kuiperio žiedo objektus aptikti labai sudėtinga, o jei jų orbitos elipsiškos, aptikti juos įmanoma praktiškai tik artimiausiame Saulei orbitos taške. Skirtingu metų laiku iš Žemės stebėti įmanoma tik dalį Kuperio žiedo. Daugelyje Žemės vietų stebėjimams tinkamas laikas dažniausiai būna tik dalį metų. Apjungus šiuos efektus, nekeista, kad pirmieji atrasti labai tolimi Kuperio žiedo objektai turėjo panašias orbitas. Dabar, atradus jų daugiau, orbitų savybių pasiskirstymas tapo panašesnis į atsitiktinį. Nors tai nepaneigia Devintosios planetos egzistavimo galimybės, tai kartu sumažina ir jos poreikį. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kita galima priežastis, kodėl planeta dar neatrasta – kad tai iš tiesų ne planeta, o pirmykštė juodoji skylė. Tokie objektai, kai kurių teorinių modelių teigimu, galėjo susiformuoti netrukus po Didžiojo sprogimo ir išlikti iki šių dienų. Jei juodosios skylės masė siekia penkias Žemės mases – tokia yra labiausiai tikėtina paslaptingojo objekto masė, sprendžiant iš poveikio Kuiperio žiedo kūnų orbitoms, – jos įvykių horizonto spindulys būtų vos 4,5 centimetro. Be to, objektas būtų visiškai tamsus, taigi aptikti jį iš Žemės šansų nėra. Bet teoriškai jį būtų galima aptikti išsiuntus jo kryptimi daug mažyčių palydovų, tokių, kokie planuojami Breakthrough Starshot misijai į Kentauro Proksimą. Jei šie palydovai labai reguliariai siųstų į Žemę signalus, nukrypimas nuo plano leistų apskaičiuoti trajektorijos arba signalo sklidimo pokyčius dėl masyvaus kūno kuriamos gravitacijos. Skrisdami 0,1% šviesos greičio, zondai paslaptingąjį kūną pasiektų per maždaug dešimtmetį. Tiesa, pasiūlymas netruko sulaukti kritikos: mažos masės zondai, keliaujantys tokiu greičiu, būtų veikiami stipraus tarpžvaigždinės medžiagos pasipriešinimo bei magnetinių jėgų. Šie efektai pridėtų daug triukšmo prie atsiunčiamų signalų ir sutrukdytų aptikti Devintosios planetos (ar juodosios skylės) poveikį, nebent zondas būtų daug masyvesnis (tonų eilės), judėtų daug lėčiau nei 0,1% šviesos greičio, arba pataikytų praskristi labai (mažiau nei poros dešimčių astronominių vienetų atstumu) nuo taikinio. Tyrimo rezultatai arXiv: pasiūlymas siųsti zondus ir kritika jam.

***

Geriausia protoplanetinio disko nuotrauka. Protoplanetinių diskų nuotraukos – jokia naujovė; pastaraisiais metais jų daroma daugybė, jos leidžia reikšmingai patobulinti planetų formavimosi modelius. Bet naujesnės ir geresnės nuotraukos atskleidžia įdomybių, kurių anksčiau nebuvo matyti. Dabar, padarę žvaigždės Vežėjo AB disko nuotrauką, mokslininkai pamatė ten besiformuojančią planetą. Vežėjo AB, už maždaug pusantro šimto parsekų nuo Saulės, yra labai jauna, dar nepasiekusi pagrindinės sekos žvaigždė. Jau seniau, naudojant submilimetrinių bangų teleskopą ALMA, jos diske aptiktos spiralinės vijos, kurios paprastai žymi besiformuojančios planetos egzistavimą. Planetos gravitacija iškreipia dujų orbitas ir suformuoja dvi vijas – vieną einančią nuo planetos žvaigždės link, kitą – tolyn nuo žvaigždės. Nauja nuotrauka padaryta su SPHERE instrumentu, įrengtu Labai dideliame teleskope Čilėje. Adaptyvios optikos technologija, leidžianti iškreipti teleskopo veidrodį realiu laiku, taip sumažinant atmosferos turbulencijos poveikį stebėjimams, bei jautrumas poliarizuotai šviesai leido padaryti detaliausią šio disko nuotrauką. Joje matyti sutankėjimas spiralinėje vijoje, greičiausiai žymintis besiformuojančią planetą. Nors tyrėjai sako nesantys įsitikinę, kad tai tikrai planeta, sutankėjimo savybės atitinka skaitmeninių modelių prognozę. Šis atradimas dar pagerins mūsų supratimą apie planetų formavimosi procesą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Asteroidai ir kometos egzosistemoje. Saulės sistemos planetos formavosi skirtingos, nes jas veikė skirtingo intensyvumo Saulės spinduliuotė ir vėjas. Todėl vidinės uolinės planetos neturi storų atmosferų, o pradžioje beveik neturėjo ir vandens. Vėliau visų planetų cheminę sudėtį pakoregavo asteroidų ir planetų smūgiai – jie atnešė vandens į Žemę, taip pat papildė ir dujinių bei ledinių planetų sudėtį įvairiomis medžiagomis. Naujame tyrime įvertinti analogiško proceso mastai planetinėje sistemoje HR 8799. Ši sistema daug kuo primena mūsiškę – joje žinomos keturios planetos-milžinės, skriejančios aplink žvaigždę tarp dviejų nuolaužų žiedų, panašių į mūsų Asteroidų ir Kuiperio žiedus. Skaitmeniniu modeliu parodyta, kad tokioje sistemoje į keturias milžines asteroidai ir kometos galėjo atnešti apie 0,5% Žemės masės medžiagų. Jei planetos susiformavo praktiškai vien iš lakių medžiagų, tokių kaip vanduo ar amoniakas, tai užteršimas sunkiai lydžiomis medžiagomis – uolienomis ir metalai – galėtų būti išmatuojamas James Webb kosminiu teleskopu. Taigi pradėjus veikti šiai observatorijai, bus galima patikrinti modelio prognozę. Jei paaiškės, kad sunkiai lydžių medžiagų tose planetose yra daugiau, nei prognozuota, tai reikštų, kad HR 8799 sistemoje asteroidai ir kometos planetas bombarduoja dažniau – galbūt dėl to, kad sistema yra jaunesnė už Saulės. Tai padės geriau suprasti, kaip keičiasi bombardavimo intensyvumas planetinei sistemai evoliucionuojant; savo ruožtu, tai leis geriau pažinti ir Saulės sistemos istoriją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Egzoplanetų debesų atlasas. Egzoplanetų atmosferos labai skiriasi nuo Žemės, tiek chemine sudėtimi, tiek temperatūra ir veikiančiu ultravioletinės spinduliuotės srautu. Taigi ir debesys tose atmosferose turėtų labai skirtis. Stebėjimai bei teoriniai modeliai atskleidė daugybę galimų debesų rūšių, o dabar pirmą kartą jos susistemintos, įvedant priklausomybę nuo temperatūros bei gylio po atmosferos viršutine riba. Tiesa, kol kas modelis apima tik dujines planetas, panašias į Jupiterį. Pasinaudoję turimais dujinių egzoplanetų atmosferų stebėjimų duomenimis bei teoriniais modeliais apie įvairių junginių kondensavimąsi, tyrėjai nustatė, kad planetose, kurių temperatūra neviršija 680 laipsnių Celsijaus, atmosferoje turėtų tvyroti smogas iš įvairių angliavandenilių. Karštesniuose regionuose turėtų dominuoti silicio oksido debesys – iš esmės išsilydęs kvarcas ar smėlis. Šie debesys yra apskritai dažniausi iš visų tipų. Karščiausiose egzoplanetose turėtų egzistuoti aliuminio oksido ir titano oksido debesys. Truputį vėsesnėse, kurių temperatūra yra apie 1600 Celsijaus ir žemesnė, šie debesys irgi gali egzistuoti, bet giliau, po viršutiniu silicio oksido sluoksniu. Tyrėjų naudotas modelis remiasi idėja, kad visų debesų formavimąsi valdo tokie patys fizikiniai principai – kondensacija, turbulencija atmosferoje ir panašūs. Analogiškas modelis sėkmingai atkuria Žemės, Jupiterio ir Veneros debesų savybes, taigi yra pagrindo tikėti jo teisingumu. Šis katalogas padės lengviau interpretuoti egzoplanetų atmosferų stebėjimų duomenis ir suprasti jų įvairovę. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy, laisvai prieinamą versiją rasite arXiv.

***

Sukrėtimas, suformavęs Saulės sistemą. Saulės sistema susiformavo prieš maždaug 4,5 milijardo metų. Naujame tyrime teigiama, jog šį įvykį galimai paskatino Paukščių Tako supurtymas, sukeltas pro šalį skrendančios palydovinės Šaulio galaktikos. Šios galaktikos sąveika su mūsiške žinoma jau seniai, bet iki šiol nepavyko nustatyti jos poveikio Paukščių Tako diskui. Gaia kosminės observatorijos duomenys leido pakeisti šią situaciją. Tyrėjai išnagrinėjo žvaigždes, esančias iki dviejų kiloparsekų atstumu nuo mūsų, ir nustatė, kada jos susiformavo. Paaiškėjo, kad Paukščių Tako diske būta bent trijų žvaigždėdaros žybsnių – vienas jų įvyko prieš milijardą metų, kitas prieš 1,9 milijardo, o seniausias prasidėjo prieš 5,7 milijardo ir tęsėsi iki 4,5 milijardo metų praeities. Šie laikai kaip tik sutampa su tikėtinais Šaulio galaktikos praskridimais per Paukščių Tako diską. Taigi kaip ir akivaizdu, jog palydovė sukėlė žvaigždėdaros žybsnius, bent jau šioje disko dalyje. Ar Saulė susiformavo dėl tokios perturbacijos, atsakyti neįmanoma, bet tokia tikimybė egzistuoja. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Rentgeno dvinarės čiurkšlių energija. Žvaigždinės masės juodosios skylės – tokios, kurios atsiranda po supernovų sprogimų – kartais aptinkamos dvinarėse sistemose su labiau įprasta žvaigžde-kompanione. Tokios sistemos, vadinamos rentgeno dvinarėmis, vystosi cikliškai: kurį laiką yra blausios, tada sužimba žybsniu, paskui vėl priblėsta. Žybsnį sukelia kompanionės medžiaga, krentanti į juodąją skylę; įkaitusi ji ima spinduliuoti ultravioletinius ir rentgeno spindulius. Dalis medžiagos įkrenta pro įvykių horizontą, dalis nupučiama į šalis spinduliuotės slėgio, o dalis pabėga dviem galingomis čiurkšlėmis. Prieš porą metų žybsnio metu aptikta nauja rentgeno dvinarė MAXI J1820+070, o dabar pristatyti vėlesnių sistemos stebėjimų rezultatai. Chandra kosminiu teleskopu darytose rentgeno spindulių nuotraukose matyti plintančios čiurkšlės; jų medžiaga lekia beveik šviesos greičiu, o sąveikaudama su aplinkinėmis dujomis skleidžia energingą spinduliuotę. Panašu, kad čiurkšlės po truputį lėtėja, o šis atradimas leido apskaičiuoti ir jų kinetinę energiją. Pasirodė, kad ji gerokai didesnė, nei išspinduliuota išsiveržimo metu. Taigi rentgeno dvinarių išsiveržimai galimai iš sistemos išneša daug daugiau energijos, nei manyta iki šiol. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Izoliuota nykštukinė galaktika KK 246. Šaltinis: NASA/ESA/Hubble/E. Shaya et al.

Nykštukinės galaktikos paprastai randamos netoli kitų, didesnių, aplink kurias skrieja orbitoje kaip palydovės. Bet pasitaiko ir išimčių – štai KK 246 kybo vieniša didžiulėje kosminėje tuštumoje. Netoli mūsų Vietinės galaktikų grupės egzistuojanti Vietinė tuštuma yra milžiniška – 50 megaparsekų skersmens, apie 70 kartų didesnė, nei atstumas tarp Paukščių Tako ir Andromedos galaktikos. KK 246 yra vienintelė žinoma galaktika, tikrai esanti šioje tuštumoje. Tiesa, kada nors jos ten nebebus – galaktika juda maždaug 350 km/s greičiu, taigi laikui bėgant priartės prie vieno iš tuštumos pakraščių. Bet kol kas ji atrodo kaip sauja žėručių, išmestų ant juodo Visatos audeklo.

***

Naujo tipo supernova. 2018 metais užfiksuota supernova AT2018cow (nieko bendra su karvėmis, tiesiog oficiali numeracija davė tokį pavadinimą) netruko sulaukti didžiulio susidomėjimo. Ji vystėsi ganėtinai kitaip, nei įprasta: iš pradžių staigiai paryškėjo, vėliau taip pat staigiai priblėso, o toliau jau blėso kaip įprasta supernovoms. Dabar atrasti dar du analogiški žvaigždžių sprogimai – vienas įvykęs 2018 m., kitas – dar 2016-aisiais. Jų šviesio kreivės, t. y. šviesumo kitimas laikui bėgant, labai panašus į pirmojo. Maža to, jie visi atrasti nykštukinėse galaktikose, kuriose neseniai vyko sparti žvaigždėdara; tai tik sustiprina išvadą, kad matomi reiškiniai yra žvaigždžių sprogimai, nes tokiose galaktikose turi būti palyginus daug masyvių žvaigždžių, galinčių sprogti supernovomis. Visi trys sprogimai gavo ir naują apjungiantį pavadinimą – Greiti mėlyni regimieji trumpalaikiai reiškiniai (angl. Fast Blue Optical Transients, arba FBOT). Tyrėjai jų skirtumą nuo supernovų aiškina medžiagos pasiskirstymu aplink sprogstančią žvaigždę. Įprastai supernovos išmesta žvaigždės medžiaga net kelis šimtus metų sklinda beveik nesąveikaudama su aplinka, nes aplinkinė medžiaga yra gerokai retesnė. Tuo tarpu FBOT supa palyginus tankus medžiagos apvalkalas, anksčiau išmestas iš tos pačios žvaigždės – galbūt dėl stipraus žvaigždės vėjo, galbūt dėl sąveikos su kompanione. Kai sprogimo išmesta medžiaga pasiekia apvalkalą, kyla smūginė banga, medžiaga įkaista ir ima švytėti ryškiau už paties sprogimo metu išspinduliuotus fotonus. Tačiau smūginė banga greitai ir atvėsta, todėl žybsnis trunka neilgai, o vėliau objektas blėsta taip, kaip įprastos supernovos. Tyrimo rezultatai arXiv čia ir čia.

***

Galaktikų susiliejimai sukelia aktyvumą. Visatoje keli procentai galaktikų yra aktyvios – jų centrines supermasyvias juodąsias skyles supa dideli kiekiai dujų, kurių šviesa yra palyginama ar viršija visos galaktikos žvaigždžių spinduliuotę. Aktyvumą sukelti gali įvairūs procesai, kuriuos galima suskirstyti į vidinius (dar vadinamus sekuliariais) ir išorinius. Išoriniai procesai yra galaktikos sąveikos su aplinka padariniai, svarbiausi iš jų – galaktikų susiliejimai. Ilgą laiką ginčijamasi, ar susiliejimai yra reikšmingi aktyvių branduolių atsiradimui, o jei taip, tai kiek ir kuriose galaktikose jie paskatina aktyvumą. Naujame tyrime bandoma į šį klausimą atsakyti remiantis gausiais apžvalginių stebėjimų duomenimis. Iš SDSS ir GAMA katalogų surinkę daugiau nei 700 tūkstančių galaktikų, tarp kurių kas dešimta yra besijungianti pora, o šviesa iki mūsų keliauja iki šešių milijardų metų, tyrėjai nustatė, kad aktyvūs branduoliai dažniau aptinkami besijungiančiose galaktikose, nei pavienėse, bei kad besijungiančių galaktikų dalis tarp aktyvių galaktikų yra didesnė, nei tarp neaktyvių. Abiem atvejais aktyvių besijungiančių galaktikų rasta iki pusantro karto daugiau, nei neaktyvių ar nesijungiančių. Kuo galaktika masyvesnė, tuo didesnė aktyvių galaktikų dalis yra besijungiančios – tai rodo, kad masyvesnėms galaktikoms ši suaktyvinimo priežastis yra svarbesnė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vienos galaktikos formuoja žvaigždes gana sparčiai, kitos – labai lėtai. O štai tarpinių galaktikų yra nedaug, vadinasi iš formuojančių į neformuojančias jos transformuojasi gana greitai. Kaip? Galimų priežasčių yra keletas: aktyvūs branduoliai, sąveikos su kitomis galaktikomis ir taip toliau. Apie tai pasakoja Dr Becky (tai yra jos disertacijos tema, taigi pasakojime šiek tiek paliečiama ir doktorantūros studijų Jungtinėje Karalystėje tema):

***

Žiedinė galaktika Visatos jaunystėje. Dauguma galaktikų aplinkinėje Visatoje yra elipsinės arba diskinės, kai kurios – netvarkingos. Tarp pastarųjų kartais pasitaiko žiedinių galaktikų: jose dauguma dujų ir žvaigždžių susikaupusios žiede, kurio centre matoma skylė. Dalis tokių galaktikų susiformuoja po dviejų galaktikų susidūrimo. Panašiai kaip įmetus akmenį į vandenį kyla raibuliai, taip mažesnė galaktika, įkritusi į diskinės centrą, sukelia žvaigždėdaros raibulius. Tokių „smūginių žiedinių galaktikų“ aplinkinėje Visatoje yra maždaug viena iš 10 tūkstančių. Dabar pirmą kartą tokia galaktika aptikta ir tolimoje Visatoje. Jos šviesa iki mūsų keliavo 10,8 milijardo metų, kitaip tariant, matome galaktiką iš tų laikų, kai Visatos amžius buvo tik trys milijardai metų. Apskaičiuota galaktikos žvaigždžių masė panaši į Paukščių Tako, bet turi 1,5-2,2 karto didesnį spindulį, o žvaigždes formuoja apie 50 kartų greičiau už mūsiškę. Šis atradimas parodo bent du įdomius dalykus. Pirma, tuo metu Visatoje jau buvo tvarkingų nusistovėjusių diskinių galaktikų, nes tik tokioje galaktikoje po susidūrimo su kita gali susiformuoti žiedas; prieš savaitę kita mokslininkų grupė paskelbė apie tolimiausią aptiktą diskinę galaktiką, o šis atradimas prisideda prie augančio supratimo, kad galaktikų diskai formavosi greičiau, nei manyta iki šiol. Antra, prieš 10,8 milijardo metų smūginių žiedinių galaktikų buvo panašiai mažai, kaip ir dabar; kai kurie skaitmeniniai modeliai prognozuoja, kad jų tada turėjo pasitaikyti apie pusantro šimto kartų dažniau, bet jei tai būtų tiesa, tyrėjai jau būtų jų aptikę ne vieną. Tad nors praeityje galaktikų susidūrimai buvo gerokai dažnesni, nei dabar, žiedinės galaktikos susiformuodavo nedažnai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature, viešai prieinamą versiją rasite arXiv.

***

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

Laiqualasse

3 komentarai

  1. Įdomumo dėliai, kas būtų jeigu juodoji skylė su 4,5 cm įvykių horizontu perskristų kiaurai žemę. Kokios būtų pasekmės, ir kiek jos priklausytų nuo praskridimo greičoo

    1. Blogai būtų :) 4,5 cm juodoji skylė būtų maždaug penkis kartus masyvesnė už Žemę. Taigi jai dar nepasiekus Žemės, mūsų planeta būtų išardyta į gabalus ir sukristų į orbitą aplink tą juodąją skylę. Nuo praskridimo greičio priklausytų, kokia dalis Žemės liekanų būtų pagautos į orbitą, o kokia liktų skrajoti kaip naujas asteroidų žiedas tarp Veneros ir Marso.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *