Kąsnelis Visatos CDLV: Išardymai

Gravitacija sutelkia žvaigždes ir planetas į apvalias formas ir prilaiko mus, kad nenukristume nuo Žemės paviršiaus. Bet gravitacija gali būti ir pražūtinga. Per arti juodosios skylės priartėjusi žvaigždė suardoma į gabaliukus; praeitą savaitę paskelbta apie detaliau nei bet kada iki šiol užfiksuotą tokį procesą. Judėdami Galaktikoje, byra žvaigždžių spiečiai, bet nuo jų atitrūkusios žvaigždės dar ilgą laiką skrieja šalimais – tokie vainikai aptikti tik dabar. Kitose naujienose – apšerkšniję Plutono kalnai, kvazarų čiurkšlių prigimties analizė, kosminių spindulių energijos matavimai ir ateivių paieškos iš Mėnulio perspektyvos. Gero skaitymo!

***

Kosminių spindulių energijos pasiskirstymas. Kosminiai spinduliai yra labai energingos dalelės, pasiekiančios Žemę iš įvairių pusių. Jos aptiktos prieš maždaug šimtą metų, bet jų prigimtis vis dar tiksliai neaiški. Manoma, kad jos daugiausiai atsklinda iš intensyviai žvaigždes formuojančių galaktikų arba aktyvių galaktikų branduolių. Įvairūs greitinimo modeliai prognozuoja skirtingas kosminių spindulių energijas ir dalelių mases. Nauji praeitą savaitę paskelbti stebėjimų duomenys padės šiuos modelius patikrinti ir dalį atmesti. Didžiausioje kosminių spindulių paieškai skirtoje observatorijoje surinkti duomenys – daugiau nei 200 tūkstančių įvykių – leido geriau nei bet kada anksčiau išmatuoti didžiausios energijos spindulių skirstinį. Pasirodė, kad jų intensyvumas, užuot tolygiai mažėjęs augant energijai, viename intervale išlieka beveik pastovus. Toks netikėtas spektro „sulinkimas“ įmanomas tik tada, jei energingiausi spinduliai susideda ne tik iš protonų su trupučiu helio branduolių, bet ir reikšmingo kiekio deguonies, silicio ir geležies branduolių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ateivių paieška iš Mėnulio. Po ketverių metų žmonės turėtų sugrįžti į Mėnulį. Ir ne tik sugrįžti, bet rengti nuolatines misijas, greičiausiai net ir įkurti nuolat gyvenamą tyrimų stotį. Tokie planai atveria naujas mokslinių tyrimų perspektyvas. Daug kalbama apie galimą proveržį radijo astronomijoje, įrengus radijo teleskopą orbitoje aplink Mėnulį arba tolimojoje Mėnulio pusėje. Apsaugotas nuo žmonių veiklos kuriamų radijo bangų, teleskopas padėtų susidaryti daug geresnį vaizdą apie kosminius radijo šaltinius. Dar didesnį proveržį tokie teleskopai galėtų suteikti nežemiškų protingų būtybių paieškoms. Tikėtina, kad panašaus į žmoniją išsivystymo lygio civilizacija turėtų naudotis radijo bangomis, kaip vienu iš pagrindinių komunikacijos būdų – būtent tokius signalus įprastai ir tikimasi aptikti. Tačiau žmonijos kuriami radijo signalai šioms pastangoms kenkia daug labiau, nei tiesiog radijo astronomijai, mat kompleksiškus signalus atskirti nuo žmogiškų daug sunkiau, nei natūralius. Radijo astronomijos Mėnulyje planai turėtų būti rengiami jau dabar, kad būtų galima pakankamai iš anksto įrengti „radijo-tylų“ rezervatą mūsų palydove, iki žmonijos veiklai išsiplečiant tenai. Viena geriausių vietų Mėnulio paviršiuje būtų nemažas krateris, kurio kraštai papildomai apsaugotų teleskopą nuo triukšmo. Palydovinis teleskopas, skriejantis orbitoje, būtų pigesnis ir techniškai lengviau įgyvendinamas, tačiau stebėjimus galėtų vykdyti tik kiek mažiau nei pusę orbitos periodo. Bet kuriuo atveju, tyrėjų teigimu tokius teleskopus pagaminti būtų įmanoma per ateinantį dešimtmetį – ir technologiškai, ir finansiškai. Detalesnį idėjos aprašymą rasite arXiv.

***

Ar gali nežemiškos civilizacijos zondai stebėti mus iš kur nors visai netoli – pavyzdžiui, greta Žemės skrajojančių asteroidų? Gali! Nors, žinoma, tikimybė menka, bet patikrinti vis atrandamus panašius objektus, kurių atstumas nuo Žemės ilgą laiką išlieka kone pastovus, būtų labai naudinga. Apie tai Event Horizon kanale pasakoja James Benford:

***

Glicinas Veneros atmosferoje. Vos prieš mėnesį sužinojome, kad Veneros atmosferoje yra fosfino dujų, kurios Žemėje atsiranda tik dėl gyvybinių procesų, o dabar paskelbta apie ten pat aptiktas glicino molekules. Glicinas yra paprasčiausia aminorūgštis, viena iš sudedamųjų gyvybės dalių. Nors pats glicinas šiandieniniams gyviems organizmams nėra būtinas, jis dažnai aptinkamas gyvūnų baltymuose. Glicinas nėra biopėdsakas – jo egzistavimas nerodo, kad toje aplinkoje yra gyvybės; iš tiesų šią molekulę suformuoti turėtų būti nelabai sudėtinga, nes jos randama net ir tarpžvaigždinėje erdvėje. Visgi glicino atradimas Veneroje papildo žinomų ten vykstančių cheminių reakcijų tinklą. Be to, glicinas aptiktas panašiame aukštyje, kaip ir fosfino dujos – kelios dešimtys kilometrų virš planetos paviršiaus, kur temperatūra ir slėgis primena Žemės paviršiaus sąlygas. Gali būti, kad tos sąlygos yra labai artimos pirmykštei Žemei, tad tyrinėdami Veneros atmosferą galime tikėtis geriau suprasti ir mūsų planetos praeities sąlygas, davusias pradžią gyvybei. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Apšerkšniję Plutono kalnai. Plutone, kaip ir Žemėje, yra kalnų apšerkšnijusiomis viršūnėmis. Tai yra Pigafetos ir Elkano kalnų grandinės Cthulhu tamsumoje (makuloje) netoli planetos pusiaujo. Šerkšnas ir ledas jų viršukalnėse yra ne sustingęs vanduo, kaip Žemėje, bet metanas. Šis atradimas labai netikėtas dėl dviejų priežasčių. Visų pirma, Plutono atmosfera labai reta, ir sudaryta daugiausiai iš azoto, o metano ten nedaug, tad iš kur jo ėmėsi tokiam ledui susiformuoti? Antra keistenybė – Plutono atmosfera, priešingai negu Žemės, šyla kylant nuo paviršiaus, dėl Saulės spindulių, taigi kalnų viršūnėse yra šilčiau, nei žemumose, tad metano sniego reikėtų tikėtis slėniuose. Naujame tyrime bandoma paaiškinti šerkšno egzistavimą. Skaitmeniškai sumodeliavę Plutono atmosferą, tyrėjai nustatė, kad metanas joje kaupiasi keleto kilometrų aukštyje – šios dujos lengviau sugeria Saulės spindulius ir kyla aukštyn, palikdamos žemutinę atmosferą. Laikui bėgant, ties kalnų viršūnėmis susikaupia tiek metano, kad jis ima kondensuotis ant paviršių. Prasidėjus kondensacijai, kalnų viršūnės pabąla, todėl atspindi daugiau Saulės šviesos ir atvėsta, taip skatindamos tolesnę metano kondensaciją. Taigi procesas save palaiko, kol didžioji dalis atmosferoje esančio metano susikondensuoja ant kalnų. Modeliai rodo, kad procesas turėtų būti sezoniškas, bet tą patikrinti bus labai sudėtinga: ne tik todėl, kad nusiųsti naują zondą į Plutoną užtruktų labai ilgai, bet ir todėl, kad metų laikai ten kinta maždaug kas 60 Žemės metų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Tikėtinos planetinių sistemų konfigūracijos. Pastaruoju metu, atrandant vis daugiau egzoplanetų, pradėta ieškoti savybių, būdingų ištisoms jų sistemoms. Vienas neseniai aptiktas įdomus sąryšis – jei sistemoje aptinkama dujinė milžinė, skriejanti toli nuo žvaigždės, panašiai kaip Jupiteris Saulės sistemoje, tai toje sistemoje beveik neabejotinai bus ir superžemė arčiau žvaigždės. Kita vertus, maždaug trečdalis sistemų su superžemėmis turi ir tokias dujines milžines, vadinamas šaltaisiais jupiteriais. Grupė mokslininkų pabandė išsiaiškinti šių koreliacijų kilmę, naudodamiesi skaitmeniniais planetų formavimosi modeliais. Apskaičiavę tūkstančio sistemų evoliuciją, jie atrado, kad šaltieji jupiteriai ir superžemės tikrai dažniau aptinkami vieni kartu su kitais, tačiau koreliacija nėra tokia tvirta, kaip rodo stebėjimai. Tik maždaug trečdalis sumodeliuotų šaltųjų jupiterių turėjo kaimynę superžemę, o iš sumodeliuotų superžemių vos kas dešimta turi kaimyną šaltą jupiterį. Šie skaičiai nedaug didesni nei absoliučios superžemių ir šaltųjų jupiterių egzistavimo tikimybės, tad akivaizdu, kad modeliai šios koreliacijos atkurti negali. Neatitikimo negalima paaiškinti stebėjimų nepilnumu, nes tyrėjai atsižvelgė į tai, kad stebėjimais aptinkame greičiausiai ne visas konkrečios sistemos planetas. Iš kitos pusės, modeliai prognozuoja, kad jei sistemoje yra ir šaltas jupiteris, ir superžemė, tai superžemė visada turės labai mažai ledo. Jupiterio masės planeta neleidžia arti žvaigždės atmigruoti toli susiformavusioms mažesnėms planetoms, kuriose ledo yra daug. Šią prognozę bus galima patikrinti jau po keleto metų, kai naujos kartos teleskopai leis ištirti daugybės egzoplanetų sandarą. Geresni rezultatai taip pat padės nustatyti, kiek tikra yra dabar randama koreliacija tarp šaltų jupiterių ir superžemių ir galbūt pasufleruos, ko dar trūksta formavimosi modeliams, kad šią koreliaciją paaiškintų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Betelgeizė – mažesnė? Oriono žvaigždyne matoma Betelgeizė yra viena ryškiausių nakties dangaus žvaigždžių. Ji yra daug kartų masyvesnė už Saulę ir jau artėja prie gyvenimo pabaigos, o astronomiškai netolimoje ateityje sprogs supernova. Visgi kada tai nutiks, kol kas neaišku. O naujame tyrime teigiama, kad palaukti reikės dar bent 100 tūkstančių metų. Tyrėjai sumodeliavo žvaigždės šviesio pokyčius, stebėtus pernai ir šiemet. Vienas iš jų galimai kilo dėl žvaigždės pulsavimo – šie duomenys leido įvertinti žvaigždės spindulį bei struktūrą. Paaiškėjo, kad šiuo metu Betelgeizės branduolyje vyksta helio jungimosi termobranduolinės reakcijos, tad iki sprogimo jai dar gana toli – helis turi susijungti į anglį, vėliau turi formuotis deguonis, neonas ir taip toliau iki geležies. Apskaičiuotas Betelgeizės spindulys kone trečdaliu mažesnis, nei manyta iki šiol – apie 760 Saulės spindulių, arba trys su puse astronominio vieneto. Padėjus ją į Saulės sistemos centrą, žvaigždės kraštas būtų ties išorine Asteroidų žiedo riba. Žinodami spindulį, astronomai galėjo patikslinti ir atstumą iki žvaigždės – 168 parsekai, arba ketvirčiu mažiau, nei ankstesni įvertinimai. Šis rezultatas gerai atitinka seniau išmatuotą žvaigždės paralaksą (regimąjį padėties pokytį, Žemei judant aplink Saulę), bet prieštarauja naujesniems radijo bangų matavimams. Tad net ir tokia gerai tyrinėta žvaigždė dar turi paslapčių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždžių spiečių aplinka. Žvaigždės formuojasi įvairaus dydžio grupėmis ir spiečiais. Vieni spiečiai išgyvena milijardus metų, kiti laikui bėgant subyra ir paskleidžia žvaigždes po galaktinę aplinką. Naujame tyrime aptikta, kad žvaigždės, palikusios spiečių, dar ilgą laiką skrieja labai panašia orbita, sudarydamos vainiką aplink yrančią struktūrą. Tyrėjai išnagrinėjo dešimt palyginus artimų spiečių, nuo mūsų nutolusių 500 parsekų ir mažiau. Visi spiečiai yra gana jauni, iki 300 milijonų metų amžiaus; jų žvaigždes stebėjo GAIA teleskopas, fiksuojantis daugybės objektų padėtis ir judėjimo greičius. Pasitelkę naujovišką analizės metodą astronomai daug geriau nei ankstesniuose darbuose atskyrė žvaigždes, judančias kartu su spiečiumi, nuo aplinkinių („fono“) žvaigždžių ir pamatė didžiulius vainikus aplink kiekvieną spiečių. Vainikų dydžiai siekia daugiau nei šimtą parsekų, tuo tarpu anksčiau žinomi spiečių dydžiai matuojami vos keletu parsekų. Vainikai nebėra gravitaciškai surišti su spiečiumi, tačiau jų žvaigždžių masė gerokai viršija surišto spiečiaus masę. Taip pat vainikai nėra sferiškai simetriški – akivaizdu, kad žvaigždės nuskuba arba atsilieka nuo surišto spiečiaus pagal tai, kaip jas veikia viso Paukščių Tako gravitacija. Šis atradimas padės geriau suprasti, kaip susiformavo visa Paukščių Tako žvaigždžių populiacija. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Šaulio A* sukimasis. Paukščių Tako centre, kaip ir kitose galaktikose, yra supermasyvi juodoji skylė; mūsiškė vadinama Šaulio A*. Ją tyrinėjantys astronomai aptiko daugybę įdomių reiškinių objekto aplinkoje, kurie padeda patikrinti įvairias reliatyvumo teorijos prognozes. Viena iš šių prognozių teigia, kad besisukanti juodoji skylė kartu su savimi tempia aplinkinį erdvėlaikį, tad bet koks kūnas, skriejantis orbita, nesutampančia su sukimosi plokštuma, ima precesuoti – jo orbita pradeda keistis. Aplink Šaulio A* žinoma ne viena dešimtis žvaigždžių; apie 40 jų yra gana jaunos, kelių milijonų metų amžiaus. Jų išsidėstymas – ne atsitiktinis: dauguma šių „S-žvaigždžių“ skrieja dviem diskais. Naujame tyrime apskaičiuota, kad tokia konfigūracija įmanoma tik tada, jei Šaulio A* aplink savo ašį sukasi gana lėtai. Juodosios skylės sukimosi sparta paprastai įvardijama skaičiumi nuo nulio iki vieneto; nulis žymi nesisukantį objektą, vienetas – besisukantį taip sparčiai, kad įvykių horizontas ties pusiauju juda šviesos greičiu. Kuo greičiau juodoji skylė sukasi, tuo stipriau precesuoja aplinkinės orbitos. Tai, kad per kelis milijonus metų S-žvaigždžių orbitos išlaikė diskinę konfigūracija reiškia, kad Šaulio A* sukimosi sparta negali viršyti 0,1. Apskritai išmatuoti juodosios skylės sukimosi spartą sudėtinga, nes precesijai pastebėti reikia ilgų ir detalių stebėjimų. Kelios dešimtys turimų matavimų rodo, kad dauguma supermasyvių juodųjų skylių greičiausiai sukasi gana sparčiai – 0,5 ir daugiau. Tad arba Šaulio A* yra tikrai išskirtinė, arba tiesiog kol kas išmatuotos tik greičiausiai besisukančios juodosios skylės, nes tą padaryti daug lengviau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės ištempta žvaigždė. Supermasyvios juodosios skylės gali suardyti per arti priskridusias žvaigždes. Skirtingai tempiami priešingi žvaigždės kraštai tampa nebesurišti ir nulekia savomis orbitomis; apie pusę žvaigždės masės suformuoja diską aplink juodąją skylę, o kita pusė pabėga tolyn. Dar prieš suardymą žvaigždė turėtų išsitempti į pailgą formą – tai vadinama spagetifikacija. Nors suardymo sukeliami žybsniai galaktikų centruose fiksuojami jau seniai, dabar pirmą kartą aptiktas spagetifikacijos signalas. Jis buvo dalis žvaigždės suardymo žybsnio, aptikto pernai gruodį. Žybsnis nutiko už 66 megaparsekų esančioje galaktikoje – nors tai ne visiškai kosminės apylinkės, bet suardymo įvykių arčiau mūsų kol kas nesame užfiksavę. Maždaug šešis mėnesius trukę stebėjimai atskleidė nuolat besikeičiantį vaizdą: iš pradžių žybsnis vis ryškėjo, kol galiausiai pasiekė maksimumą ir ėmė blėsti. Antroji dalis – blėsimas – gerai suprantama ir matyta daug kartų, bet šviesio didėjimą pagauti pavyksta retai. Išmatuotas žybsnio spektras leido suprasti, kad regimųjų spindulių šviesio augimą lemia plintantis žvaigždės išorinis sluoksnis – fotosfera. Po maždaug mėnesio fotosfera tapo permatoma, šviesis ėmė blėsti, bet išryškėjo ultravioletinių ir rentgeno fotonų srautas, sklindantis iš jau suardytos žvaigždės. Iš skirtingų ruožų spinduliuotės intensyvumo pokyčių tyrėjai padarė išvadą, kad pagrindinė žybsnio energija išskiriama medžiagai krentant į juodąją skylę, o ne suardytos žvaigždės srautų susidūrimo metu, kaip teigia kai kurie modeliai. Šie duomenys padės tokius modelius patobulinti ir geriau suprasti šiuos ekstremalius reiškinius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktika UGC 1810. Hablo teleskopo nuotrauka. Šaltinis: NASA, ESA, Hubble, HLA, Domingo Pestana

Iš pirmo žvilgsnio ši galaktika gali pasirodyti įprasta spiralė, kokių danguje net ir pro nedidelį teleskopą galima pamatyti ne vieną. Bet ji turi daugybę neįprastų savybių: keistai nesimetriškas vijas bei dulkių juostas, labai mėlyną išorinį žiedą. Tai – sąveikos su gretima, šioje nuotraukoje nepavaizduota, galaktika požymiai. Gravitacinė perturbacija sujaukė dujas ir sukėlė žvaigždėdaros žybsnį išorinėje UGC 1810 dalyje. Jaunos žvaigždės švyti ryškiai ir mėlynai.

***

Kvazarų čiurkšlių kilmės priežastys. Kai kurie kvazarai – labai ryškūs aktyvūs galaktikų branduoliai – turi čiurkšles, o kiti neturi. Jau seniai žinoma, kad čiurkšlei susidaryti reikia, kad branduolio centre esanti supermasyvi juodoji skylė greitai suktųsi aplink savo ašį, mat čiurkšlės energija kyla būtent iš sukimosi energijos. Tačiau yra ir daugiau ingredientų, reikalingų čiurkšlei susiformuoti. Vienas iš jų, pasirodo, yra ryškus vainikas aplink juodąją skylę supantį akrecinį diską. Čiurkšlių neturinčių kvazarų ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės intensyvumas glaudžiai susijęs. Įprastai ryšys interpretuojamas kaip vainiko poveikis: karštos retos dujos sugeria dalį ultravioletinių fotonų, sklindančių iš disko, ir išspinduliuoja rentgeno fotonus. Naujajame tyrime, išnagrinėję daugiau nei 700 čiurkšles turinčių kvazarų spinduliuotę įvairiuose spektro ruožuose, tyrėjai nustatė egzistuojant panašų ryšį. Taigi vainikas egzistuoja ir šiuose kvazaruose, tik daug stipresnis, nei čiurkšlių neturinčiuose. Šis atradimas prieštarauja įprastiniam aiškinimui, kad čiurkšles turinčiuose kvazaruose didelė dalis rentgeno spinduliuotės kyla iš pačios čiurkšlės. Turint omeny, kad ir vainiką, ir čiurkšlę kerta stiprus magnetinis laukas, greičiausiai abu reiškinius kuria magnetiniai procesai. Vainikas susidaro anksčiau, o čiurkšlė – tik magnetiniam laukui pasiekus pakankamą stiprumą. Panašūs ryšiai seniau aptikti žvaigždinės masės juodosioms skylėms, kurių masės neviršija maždaug šimto Saulės masių. Taigi šis atradimas dar labiau sustiprina teiginius, kad labai skirtingos masės juodųjų skylių aplinkoje vyksta labai panašūs procesai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *