Cheminės reakcijos bei įvairios molekulės kartais astronomijoje būna nepelnytai nustumiamos į antrą planą. Bet ir reakcijos, ir jų produktai dažnai gali būti labai svarbūs bei suteikti daugybę žinių apie įvairių sistemų savybes. Pavyzdžiui, vandens molekulių kiekio kitimas Mėnulio paviršiuje padėjo atskleisti, kad mūsų palydovas vandens gauna ne tik iš Saulės vėjo, bet ir iš Žemės magnetosferinio vėjo. Atmosferos sudėties ir spinduliuotės judėjimo joje analizė leido padaryti išvadą, kad fosfino Veneros atmosferoje greičiausiai nėra, o pernai užfiksuotą signalą skleidžia sieros dvideginis. Jupiterio debesys yra gerokai sausesni, nei tikėtasi – pasirodo, taip nutinka dėl amoniako krušos, kuri formuojasi didžiosios planetos audrose. Kitose naujienose – Saturno posvyrio kampo evoliucija, reguliariai žybsinti aktyvi galaktika, galaktikų aktyvumo pokyčiai per susiliejimus ir regimosios šviesos fotonų Visatoje apskaita. Gero skaitymo!

***

Naujos misijos. Pernai NASA paskelbė apie naują kosminių tyrimų koncepciją – Pionierių programą (The Pioneers Program). Jos tikslas – suteikti galimybę jauniems tyrėjams vystyti nedideles kosmines misijas; vieno projekto biudžetas negali viršyti 20 milijonų dolerių. Praeitą savaitę paskelbti pirmieji keturi programos projektai, kurie gaus pradinį finansavimą ir bus vystomi toliau. Aspera yra „mažasis palydovas“ (mažiau nei 180 kg masės), skirtas tarpgalaktinių dujų stebėjimams. Šios karštos dujos yra svarbus galaktikas maitinantis medžiagos šaltinis, bet kol kas turime labai mažai žinių apie jas. Aspera šias spragas užpildytų, padėtų suprasti ir dujų savybes, ir jų sąveiką su galaktikomis. Pandora – taip pat mažasis palydovas, skirtas egzoplanetų atmosferų tyrimams. Jis stebės 20 žvaigždžių su 39 žinomomis tranzituojančiomis egzoplanetomis bei padės išsiaiškinti, kokią regimąją bei infraraudonąją šviesą sugeria planetų atmosferos. StarBurst – gama spindulių paieškų mažasis palydovas. Jis daugiausiai ieškos trumpųjų gama spindulių žybsnių, kylančių jungiantis neutroninėms žvaigždėms; greita reakcija padės reikšmingai praplėsti turimus duomenis apie šių reiškinių eigą. Galiausiai, PUEO kils balionu iš Antarktidos ir ieškos labai aukštos energijos neutrinų signalų. Daugiau informacijos apie programą rasite NASA tinklalapyje.

***

Mėnulio vanduo – iš magnetosferos. Praeitame amžiuje astronomai galvojo, kad Mėnulis yra visiškai sausas – silpna gravitacija ir atmosferos nebuvimas reiškia, kad bet koks paviršinis vanduo turėtų greitai išgaruoti ir pabėgti į kosmosą. Apollo misijų pargabenti mėginiai, regis, patvirtino šią išvadą. Visgi šio šimtmečio pradžioje atrasta įvairių įrodymų, kad Mėnulyje yra daug vandens ledo – ašigalinių kraterių dugne bei negiliai po paviršiniu regolitu. Bet kol kas nėra aišku, kaip šis vanduo atsirado. Įprastai manoma, kad vanduo formuojasi, kai Saulės vėjo protonai atsimuša į įvairius mineralus ir kartais suformuoja hidroksilo jonus ar vandens molekules. Bet naujame tyrime pademonstruota, jog greičiausiai egzistuoja dar vienas reikšmingas Mėnulio vandens šaltinis: Žemės magnetosfera. Kiekvieną mėnesį apie tris dienas Mėnulis praleidžia kirsdamas Žemės magnetosferą. Tuo metu jo nepasiekia Saulės vėjas. Skaitmeniniai modeliai rodo, jog per tas tris dienas visas vanduo toliau nuo pusiaujo esančiuose dieninės pusės regionuose išgaruotų. O štai Indijos palydovo Chandrayaan-1 instrumentai rodo, kad taip nėra. Detaliai išanalizavę šiuos duomenis, tyrėjai priėjo išvados, kad Mėnuliui judant per Žemės magnetosferą, vandenį į palydovą atneša „Žemės vėjas“ – magnetosferos jonų srautas. Tokių jonų egzistavimas patvirtintas ir tiesioginiais magnetosferos stebėjimais. Prieš keletą mėnesių pranešta apie panašiais stebėjimais aptiktą deguonies jonų srautą, iš Žemės skriejantį Mėnulio link. Naujasis tyrimas papildo ankstesnius duomenis. Šie rezultatai padės geriau suprasti ir Mėnulio paviršiaus evoliuciją, ir kitų palydovų sąveiką su savo planetomis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Fosfino Veneroje turbūt nėra. Pernai rugsėjį paskelbtas, atrodytų, neįtikėtinas atradimas – Veneros atmosferoje rasta fosfino dujų. Žemėje šią iš fosforo ir vandenilio sudarytą molekulę natūraliai gamina tik mikroorganizmai, taigi atrodė, kad galbūt Veneros debesyse esama gyvybės. Visgi kiti mokslininkai netrukus suabejojo šiuo rezultatu, o dabar paskelbta kone tvirčiausia alternatyvi hipotezė: aptiktas signalas kyla iš sieros dvideginio dujų. Sieros dvideginis skleidžia tokio pat bangos ilgio spinduliuotę, kaip ir galimai aptiktos fosfino dujos. Originalaus tyrimo autoriai atmetė galimybę, kad jų aptiktą signalą kuria sieros dvideginis, nes neaptiko kitų šios molekulės skleidžiamų spektro linijų. Naudodami detalesnius spinduliuotės pernašos modelius, tyrėjai nustatė, kad aptiktas signalas greičiausiai atsklido iš Veneros mezosferos, maždaug 80 km virš paviršiaus, o ne debesų sluoksnio 50 km aukštyje. Fosfinas 80 km virš paviršiaus išsilaikytų labai trumpai; norint, kad ten jo būtų 20 dalelių milijarde, ko reikėtų paaiškinti stebimam signalui, fosfino kiekiai, gaminami žemesniuose atmosferos sluoksniuose, turėtų būti nefiziškai didžiuliai. Tuo tarpu mezosferoje esantis sieros dvideginis galėtų skleisti aptiktą signalą, o kitos jo linijos pradingtų dėl šiluminių efektų bei planetos sukimosi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Amoniako kruša Jupiteryje. XX a. pabaigoje Jupiterį tyrinėjo NASA orbitinis zondas Galileo. 1995 metais jis į planetos debesis numetė duomenų imtuvą, kuris perdavė duomenų apie jų sudėtį. Tyrėjus labai nustebino, kad debesys pasirodė esantys daug sausesni, nei manyta iki tol. Ir vėlesni skaitmeniniai modeliai nepajėgė paaiškinti tokių rezultatų, tad daugelis astronomų manė, kad Galileo tiesiog nesėkmingai pataikė numesti zondą į regioną, kuriame vandens garų dėl kokių nors priežasčių buvo mažiau, nei aplink, ir kad zondo atsiųsti duomenys nėra reprezentatyvūs visam Jupiteriui. Visgi praėjus 25 metams, rastas geresnis paaiškinimas. Juno zondas, šiuo metu tyrinėjantis Jupiterio sistemą, parodė, kad ties planetos pusiauju atmosferoje yra žymiai daugiau amoniako, nei vidurinėse platumose. Dabar tyrėjai nustatė, kad Jupiterio audrose amoniakas ir vanduo gali formuoti gana minkštus ledokšnius. Jie yra sunkesni už atmosferą, todėl nukrenta gilyn kaip kruša, o viršutiniuose atmosferos sluoksniuose nebelieka nei amoniako, nei vandens. Toks paaiškinimas gerai dera su Juno duomenimis, rodančiais, kad ties Jupiterio pusiauju žaibai trankosi gerokai rečiau, nei arčiau ašigalių. Tikėtina, kad panašiai sudėtingi orai yra ir kitose dujinėse planetose – ir Saulės sistemoje, ir už jos ribų. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose JGR Planets: apie amoniako ledokšnius ir apie amoniako gausą Jupiterio atmosferoje.

***

Saturnas pasviręs dėl palydovų. Saturno sukimosi ašis į orbitos plokštumą pasvirusi 26,7 laipsnio – daugiau, nei Žemės. Modeliai rodo, kad planetos milžinės turėtų formuotis praktiškai be ašies posvyrio, taigi toks didelis palinkimas turėjo atsirasti vėliau, nei susiformavo planeta. Seniau buvo galvojama, kad taip nutiko daugiau nei prieš keturis milijardus metų, kai Saturnas ir Neptūnas pateko į rezonansą ir Neptūno gravitacija per daugelį orbitų palenkė Saturno ašį. Visgi naujame tyrime parodyta, kad taip negalėjo nutikti, nes Saturno palydovų gravitacija panaikintų Neptūno poveikį. Priešingai, būtent palydovai atsakingi už Saturno ašies kryptį. Pernai nustatyta, kad Titanas nuo Saturno tolsta daug greičiau, nei manyta iki šiol. Perskaičiavus Saturno sistemos evoliucijos modelius ir įtraukus palydovų orbitų plėtimąsi, paaiškėjo, kad palydovai galėjo turėti didelį poveikį planetai, nepaisant to, kad Saturnas už savo palydovus yra 4000 kartų masyvesnis. Prieš milijardą metų masyviausias palydovas Titanas įėjo į rezonansą su planetos sukimosi ašies precesija. Titanui tolstant, rezonansas išliko ir ašis lenkėsi vis toliau, kol iki šių dienų jos posvyris išaugo bent dešimt kartų. Tyrėjų teigimu, posvyris turėtų augti ir toliau, bent iki dvigubai didesnio už šiandieninį. Panašus procesas greičiausiai vyksta ir Jupiterio sistemoje – šiandien Jupiterio ašies posvyris tėra apie 3 laipsnius, bet per keletą milijardų metų gali išaugti dešimteriopai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Planetos prie seniausių žvaigždžių. Pirmosios žvaigždės Visatoje turėjo labai mažai metalų – taip astronomai vadina visus cheminius elementus, sunkesnius už helį. Šie elementai būtini uolinių planetų formavimuisi, taigi manoma, kad pirmosios žvaigždės tokių planetų neturėjo. Visgi kol kas neatsakytas klausimas, kada susiformavo pirmosios uolinės planetos. Praeitą savaitę priartėjome prie atsakymo – atrasta uolinė planeta prie labai senos Paukščių Tako žvaigždės. Žvaigždė TOI-561 priklauso Galaktikos Storajam diskui – struktūrinei komponentei, kuri formavosi prieš 7-13 milijardų metų. Geležies joje yra 2,5 karto mažiau, nei Saulėje. Prie jos aptiktos trys planetos labai glaudžiose orbitose: 0,44, 10,8 ir 16,3 paros. Arčiausiai žvaigždės esančios planetos spindulys maždaug pusantro karto viršija Žemės, o jos apskaičiuota masė – kiek daugiau nei trys Žemės masės. Taigi planeta beveik neabejotinai yra uolinė, tačiau truputį mažesnio tankio, nei mūsiškė. Tai atrodo logiška, nes ši planeta formavosi iš protoplanetinio disko, kuriame buvo daug mažiau geležies, nei aplink Saulę, taigi galimai turi daug mažesnį geležinį branduolį. Kitų dviejų planetų tankis mažesnis, bet vidurinė planeta taip pat gali būti uolinė su storu vandenynu irba atmosfera. Tai nėra pirmoji storojo disko sistema, turinti maždaug Žemės dydžio planetų, tačiau pirmoji, kurioje patvirtintos šių planetų masės ir tankiai, o ne tik spinduliai. Taip pat planeta yra ypatingai karšta, todėl bus patogu tyrinėti jos skleidžiamą spinduliuotę ir taip geriau suprasti jos sandarą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dvinarės žvaigždės suartėja sparčiai. Dauguma masyvių žvaigždžių formuojasi poromis. Visos žvaigždės formuojasi grupėmis ar spiečiais, o grupės išyra per keletą milijonų metų. Ištyrę dešimties jaunų masyvių žvaigždžių grupių elgesį, mokslininkai nustatė, kad dvinarės vos per porą milijonų metų suartėja iki labai mažų atstumų. Pasirinktos jaunų žvaigždžių grupės, vadinamos OB asociacijomis, yra nuo 1 iki 6 milijonų metų amžiaus, jos randamos Paukščių Take ir Didžiajame Magelano debesyje. Išmatuota žvaigždžių greičių dispersija pasirodė auganti su asociacijų amžiumi, kitaip tariant, tipinis žvaigždžių judėjimo greitis didėja. Geriausias tokio pokyčio paaiškinimas – nuolat mažėjantys tipiniai atstumai tarp dvinarių žvaigždžių komponenčių, dėl kurių auga orbitiniai greičiai. Laikydami, kad visose asociacijose 70% žvaigždžių yra dvinarės, tyrėjai apskaičiavo, jog vieno milijono metų amžiaus asociacijose trumpiausi dvinarių žvaigždžių periodai siekia 9,5 metų, o šešių milijonų metų amžiaus – vos 1,4 paros. Atrodo, kad pagrindinis dvinarių suartėjimas įvyksta per pirmus du milijonus metų. Šie rezultatai parodo, kad glaudžios dvinarės greičiausiai ne iškart susiformuoja tokios, o tampa tokiomis dėl žvaigždžių migracijos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Paukščių Takas yra diskinė galaktika – tai reiškia, kad ji turi reikšmingą paplokščią žvaigždžių telkinį, besisukantį aplink centrą. Daugelis galaktikų diskų yra išlinkę, greičiausiai dėl sąveikų su aplinkinėmis galaktikomis. Jau kurį laiką žinoma, kad išlinkis, nors ir nelabai žymus, egzistuoja ir Paukščių Tako diske, o šioje nuotraukoje jis gana aiškiai matomas. Nuotraukos viduryje yra Galaktikos centras, o kairėje pusėje matyti disko iškilimas virš nuotraukos vidurio linijos ir nusileidimas atgal. Dešinėje pusėje toks išlinkimas nelabai matomas.

***

Reguliariai žybsinti aktyvi galaktika. Aktyvūs galaktikų branduoliai yra ryškūs spinduliuotės šaltiniai galaktikų centruose, atsirandantys, kai į centrinę juodąją skylę ima sparčiai kristi dujos. Dujų kritimas niekada nebūna idealiai tolygus, todėl spinduliuotės intensyvumas nuolat kinta. Kai kurie pokyčiai būna beveik periodiški, su intensyvumo išaugimais kas keletą minučių ar valandų. Bet būna ir kitokių situacijų. Neseniai nustatyta, kad dar 2014 metais atrastas objektas yra labai reguliariai pasikartojančius žybsnius patiriantis aktyvus galaktikos branduolys. ASASSN-14ko iš pradžių buvo klasifikuotas kaip supernovos sprogimas arti galaktikos ESO 253-G003 centro. Visgi pernai pastebėta, kad toje pačioje vietoje žybsnis kartojasi beveik reguliariai. Pirmieji pasikartojimai vyko kas 114 parų, vėlesni kiek dažniau – periodas sulig kiekvienu žybsniu sutrumpėja maždaug penkiomis valandomis. Tyrėjai parėmė analizę duomenimis, surinktais iki išsiveržimo pernai gegužę, bet nuo tada įvyko dar du žybsniai – rugsėjį ir gruodį, kaip prognozuota. Labiausiai tikėtinas žybsnių paaiškinimas – žvaigždė, skriejanti ištęsta orbita aplink centrinę juodąją skylę. Kiekvieno praskridimo metu dalis žvaigždės medžiagos nutempiama ir suspaudžiama, tada kyla žybsnis, bet žvaigždei nutolus, medžiaga greitai išsisklaido. Artimi praskridimai ir daliniai suardymai po truputį keičia ir žvaigždės orbitą, todėl laiko tarpas tarp žybsnių mažėja. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Susiliejimai kartais stabdo akreciją. Galaktikų susiliejimai supurto jose esančias dujas, sukuria naujus srautus, dažnai numeta daug dujų centro link. Įprastai teigiama, kad po susiliejimo turėtų sustiprėti galaktikos branduolio aktyvumas – jam paduodama labai daug dujų, kurios gali sėkmingai kristi į juodąją skylę ir ryškiai šviesti. Visgi naujame tyrime parodyta, jog taip būna ne visada. Naudodami analitinius skaičiavimus bei skaitmeninį hidrodinaminį modelį, tyrėjai apskaičiavo, kaip turėtų vystytis dujos galaktikos centre, vykstant susidūrimui „kaktomuša“ – galaktikoms pataikant viena į kitą daugmaž tiksliai centrinėmis dalimis. Tokie susiliejimai tikrai vyksta – vieno pėdsakai matomi net kaimyninėje Andromedos galaktikoje. Paaiškėjo, kad toks susidūrimas gali nupūsti dujas, sudarančias riestainio formos torą aplink juodąją skylę. Toras yra pagrindinis aktyvų branduolį maitinantis dujų rezervuaras, taigi jo nelikus, aktyvi galaktika gali palyginus greitai tapti nebeaktyvia. Toks procesas gali būti viena svarbiausių priežasčių, nulemiančių aktyvių branduolių ilgalaikį išsijungimą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Visatoje – netikėtai daug šviesos. Kiek Visatoje yra fotonų? Atsakyti į šį klausimą labai sudėtinga, nes nuskristi ir įvertinti šviesos lygio skirtingose vietose nelabai įmanoma. Matuoti spinduliuotės foną arti Žemės sudėtinga, nes trukdo ir pačios Žemės, ir Saulės šviesa. Kai kuriuose elektromagnetinio spektro ruožuose tą padaryti įmanoma palyginus nesunkiai – taip tyrinėjame kosminę foninę mikrobangų spinduliuotę. Tačiau regimųjų spindulių foną tyrinėti sunkiau, mat net ir nukreipus teleskopą tolyn nuo Saulės, stebėjimams trukdo zodiakinė šviesa. Tai yra šviesa, atsispindinti nuo dulkių Saulės sistemos ekliptikos plokštumoje, o jos intensyvumas gerokai viršija foninę šviesą, atsklindančią iš už Saulės sistemos ribų. Bet čia į pagalbą giliojo kosmoso astronomams ateina giliosios Saulės sistemos tyrėjai – New Horizons misija. 40 kartų toliau nuo Saulės, nei Žemė, zodiakinės šviesos beveik nėra, taigi zondą apšviečia vos 33,2 nanovatų spinduliuotė, tenkanti vienam kvadratiniam metrui vienam steradianui (steradianas yra erdvinio kampo matavimo vienetas; visą dangaus skliautą sudaro 4π steradianų). Arti Žemės, pavyzdžiui Hablo kosminio teleskopo orbitoje, silpniausia foninė spinduliuotė yra net dešimt kartų stipresnė. Maždaug pusę New Horizons užfiksuotos spinduliuotės sudaro šviesa, atsispindinti nuo tarpžvaigždinių dulkių ir dujų. Likusią spinduliuotę turėtų skleisti galaktikos, pernelyg blausios, kad jas pavyktų užfiksuoti kaip pavienius šaltinius. Visgi įvertinus, kiek tokių galaktikų ir jų spinduliuotės turėtų pasiekti zondą, gaunamas rezultatas yra perpus mažesnis, nei stebimas spinduliuotės intensyvumas. Taigi arba mažų ir blausių galaktikų Visatoje yra gerokai daugiau, nei manyta iki šiol, arba foninė regimoji spinduliuotė atsklinda iš kažkokių kitų, neįvertintų šaltinių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kas yra tamsioji materija? Kol kas atsakymo neturime – net gali būti, kad ji apskritai neegzistuoja. Bet greičiausiai ji sudaryta iš kokių nors elementariųjų dalelių, kurių dar nesame aptikę. Kodėl taip manome ir ką žinome apie tamsiąją materiją apskritai, pasakoja PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse