Kąsnelis Visatos XXVI: tamsiosios tolybės ir artybės

Po praeitos savaitės Higso ir kolaiderių, šią savaitę naujienos persikelia į Visatos pakraščius: turime net tris pranešimus apie tolimas galaktikas. Taip pat šio bei to apie Saulės aktyvumą ir dar visokių įdomybių šūsnis. Smagaus skaitymo :)

***

Dangus – ne riba. Bent jau ne tiems, kurie svajoja ir siekia savo svajonių. Liepos šeštąją dieną Tarptautiniame kosmoso universitete Floridoje įvyko TEDx renginys; jame buvo pristatytas šis filmukas:

[tentblogger-youtube jSxvI27QcmQ]

***

Aktyvioji Saulė ir toliau nerimsta. Ketvirtadienį iš vienos dėmės išsiveržė jau eilinis medžiagos pliūpsnis. Jo dalelės Žemės magnetosferą pasiekė šeštadienį. Pliūpsnis nebuvo labai galingas, taigi žalos nepadarė. Ir šiaip tokie reiškiniai, kaip šis, nėra apokalipsės pranašai; net ir jų dažnis nėra labai netikėtas – visgi šiemet Saulė pasiekusi 11 metų aktyvumo ciklo maksimumą, taigi verta tikėtis dažnų žybsnių ir pliūpsnių. Vienas reikšmingas skirtumas nuo paskutinio maksimumo, buvusio 2001-2002 metais, yra pranešimų apie pliūpsnius dažnumas, operatyvumas ir tikslumas. Mat per pastarąjį dešimtmetį į kosmosą paleista ne viena Saulės stebėjimams skirta observatorija, taigi dabar nuolat matome visą Saulės paviršių ir galime apie pliūpsnius sužinoti gerokai anksčiau, nei jie užgriūna Žemės magnetosferą. O dar vienas teleskopas, pateiksiantis detaliausių Saulės vainiko vaizdų, pakilo į kosmosą šį trečiadienį. NASA palydove HI-C sumontuoti geriausi kada nors pagaminti veidrodžiai, kurių pagalba pavyks identifikuoti net pusantro šimto kilometrų skersmens struktūras; manoma, kad tokio masto dariniai yra mažiausi Saulės vainiko elementai. Šie duomenys galbūt padės išsiaiškinti, kodėl Saulės vainiko temperatūra yra gerokai aukštesnė, nei žvaigždės paviršiaus.
Taip pat net ir astronomai mėgėjai gali sėkmingai stėbėti Saulės dėmes ir daryti jų nuotraukas. Štai čia rasite vienos įspūdingai atrodančios dėmės nuotraukų ciklą, paverstą animacija. O žemiau – vienas kadras, atrodantis kaip impresionistinis piešinys:

Saulės dėmė nr. 1520. Aplink tamsias dėmes ir šviesesnius jungiančius regionus Saulės paviršius padengtas mirgančiu granulių apklotu. Vienoje granulėje tilptų daugiau nei dvi Lietuvos. ©Alan Friedman
Saulės dėmė nr. 1520. Aplink tamsias dėmes ir šviesesnius jungiančius regionus Saulės paviršius padengtas mirgančiu granulių apklotu. Vienoje granulėje tilptų daugiau nei dvi Lietuvos. ©Alan Friedman

Saulės dėmės, laikui bėgant, kinta. Pokyčiai atsiskleidžia nuotraukose, darytose kas keletą dienų. Jose rasite tą pačią sritį 1520, taip pat ir kitą didelį dėmių kompleksą 1515.

***

Tik užgimusi, Žemė buvo labai nepanaši į dabartinę. Paviršių vagojo lavos upės, nuolat veržėsi ugnikalniai, ploną atmosferą svilino ultravioletinė Saulės spinduliuotė. Tokioje aplinkoje vanduo egzistuoti negalėjo – jis buvo atneštas vėliau, kosminių smūgių metu. Kokie objektai jį nešė? Ilgą laiką buvo manoma, jog tai – kometos, kurios dažnai būna sudarytos iš vandens ledo. Bet nauji duomenys byloja ką kita. Ištyrus keletą dešimčių meteoritų, vadinamų anglingaisiais chondritais (carbonaceous chondrites), fragmentų, paaiškėjo, kad juose esančių vandens molekulių sudėtyje žymiai rečiau pasitaiko deuterio – sunkesnio vandenilio izotopo – nei kometose. Tai reiškia, kad šie chondritai susiformavo arčiau Saulės, nei kometos; anksčiau buvo manoma, jog ir vieni, ir kiti formavosi už Jupiterio orbitos. Arčiau Saulės susiformavę meteoritai turėjo daugiau šansų susidurti su Žeme, taigi didesnė ir tikimybė, jog būtent jie atnešė vandenį į mūsų būsimus kosminius namus.

***

Mėnulis yra svajonių kraštas daugeliui tų, kurie tikisi sulaukti kitų dangaus kūnų kolonizavimo. Visgi jis yra artimiausias Žemei toks kūnas, ir šiaip jame jau apsilankėme, taigi nuskristi ten tikrai įmanoma ir jokie pikti mėnulėnai neprašytų svečių nesuvalgys. Bet ar tikrai? Vienas Mėnulio „gyventojas“ yra Mėnulio dulkės, visą palydovo paviršių nusėdusios sluoksniu, vadinamu regolitu. Naujo tyrimo išvados skelbia, kad regolitas yra labai kenksmingas. Net ir per keletą dienų trukusius „Apolo“ misijų narių išsilaipinimus Mėnulio paviršiuje dulkės patekdavo į skafandrų vidų ir į nusileidimo kapsulę, o ką jau kalbėti apie ilgalaikį darbą. Be to, dulkių dalelės yra labai aštrios (nes jų nenugludina atmosferos erozija, kaip Žemėje), taigi kelia didelį pavojų žmonių sveikatai. Įkvėptos gali subraižyti plaučius ir padidinti vėžinių susirgimų riziką, skfandrų viduje gali subraižyti odą arba akis. Tikrai nekokia perspektyva būsimiems tyrinėtojams ir kolonistams.

***

Plutonas, tas pats, kuris ne visai planeta, turi penktą(!) mėnulį. Jis aptiktas nagrinėjant Hablo teleskopu darytas nuotraukas. Akmenukas mažytis – tarp 10 ir 25 km skersmens, mažesnis už kitus keturis (Charoną, Niuktę, Hidrą ir prieš mažiau nei metus atrastą P4), bet vis tiek – penktas! Plutonas turi daugiau palydovų, nei keturios vidinės Saulės sistemos planetos kartu sudėjus. Tai gali paskatinti naujas diskusijas apie Plutono planetiškumą. Dar viena linksma perspektyva – vardų parinkimas naujai atrastiems palydovams. Nors greičiausiai ši garbė bus suteikta atradėjams, visada galima pabandyti ir kitiems. Aš siūlau Sauroną ir Šelobą :)

***

Beveik visos šiuo metu žinomos egzoplanetos atrastos netiesiogiai – matuojant jų poveikį žvaigždėms. Iš principo būtų idealu, jei galėtume pamatyti pačias planetas; tačiau tam reikia sugebėti pašalinti milijoną kartų ryškesnę žvaigždės šviesą. Naujas tyrimas, kol kas vadinamas Projektu 1640, turėtų tą pajėgti. Ypatingai tiksli adaptyvioji optika (teleskopo lęšio reguliavimas) bei keleto lygių žvaigždės šviesos maskavimo prietaisai leis susilpninti centrinio šaltinio šviesą milijonus kartų, nepakenkiant jokiai atspindėtai šviesai, t.y. planetos signalui. Per keletą metų tikimasi apžvelgti keletą šimtų netolimų žvaigždžių, o vėliau tokia sistema galėtų puikiai papildyti dabartinius egzoplanetų medžiojimo projektus bei leistų nustatyti atrastųjų planetų chemines savybes.

***

Žvaigždžių gimimas ir mirtis – vienas nuo kito neatsiejami procesai. Sprogstančios supernovos praturtina aplinkinę erdvę cheminiais elementais bei pasiunčia smūgines bangas per aplinkinę medžiagą, taip sukeldamos naujus žvaigždėdaros pliūpsnius. Šioje infraraudonoje nuotraukoje, darytoje Heršelio kosminiu teleskopu, matyti viena tokia žvaigždėdaros sritis, Vela-C. Rausvai nuspalvintos gana šaltos dulkėtos dujos, iš kurių formuojasi jaunos žvaigždės – protožvaigždiniai gumulai yra balzganos daugmaž apvalios dėmės. Mėlyni burbulai nėra supernovų sprogimai, bet kada nors tose vietose sulauksime ir jų; kol kas tai tiesiog jaunų žvaigždžių vėjų ir ultravioletinės spinduliuotės įkaitinti besiplečiantys dujų kamuoliai.

***

Oriono ūkas, arba M42. Artimiausias didelis žvaigždėdaros regionas. © NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA) et al.
Oriono ūkas, arba M42. Artimiausias didelis žvaigždėdaros regionas. © NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA) et al.

Savaitės paveiksliukas – kitas žvaigždėdaros regionas, Oriono ūkas. Centrinė šviesi dalis – iš molekulinio debesies besiveržiančios dujos, išpučiamos jaunų žvaigždžių šviesos. O daugiau – tiesiog šiaip grožis; beje, paspaudę ant nuotraukos rasite maždaug milijardo pikselių dydžio paveikslą.

***

Lambda-CDM kosmologinio modelio tyrinėjimai rodo, jog medžiaga Visatoje turėtų būti pasiskirsčiusi netolygiai: susigrupavusi į spiečius, jungiamus kosminio voratinklio vijų. Vijose medžiagos nėra labai daug, todėl jos turėtų būti beveik nematomos. Ir nors ilgamečiai tyrimai padėjo aptikti šiek tiek žvaigždžių ir dujų, dabar pirmą kartą nustatytas tamsiosios materijos gijos egzistavimas. Tą padaryti pavyko pasitelkus gravitacinio lęšiavimo efektą: stebint daugybę galaktikų už dviejų didžiulių spiečių buvo nustatyta, kaip jų šviesą iškreipia spiečiaus materijos trauka, ir sudarytas materijos pasiskirstymo žemėlapis. Tame žemėlapyje tarp dviejų galaktikų aptikta gija, kurios masė net penkis kartus viršijo toje srityje matomų žvaigždžių ir dujų masę. Vadinasi, galaktikas turi jungti ir tamsiosios materijos pluoštas.

***

Ilgą laiką astronomai krapštėsi pakaušius, bandydami išspręsti teorijos ir stebėjimų neatitikimą, vadinamą „trūkstamų palydovų problema“. Aukščiau minėtas Lambda-CDM kosmologinis modelis leidžia nustatyti palydovinių galaktikų skaičių prie tokios galaktikos, kaip mūsiškė; jis turėtų siekti keletą šimtų, gal net tūkstančių. Tačiau žinomų palydovinių galaktikų yra vos pora dešimčių. Buvo manančių, kad ši problema yra neišsprendžiamas Lambda-CDM trūkumas ir kad reikia ieškoti kitokių kosmologinių modelių. Bet atrodo, kad nieko panašaus neprireiks: Hablo teleskopo duomenų šūsnyje atrastos trys naujos palydovinės galaktikos. Aišku, tai toli gražu ne trūkstami šimtai, bet šios galaktikos yra dar ir labai blyškios. Kiekvienoje tėra vos po keletą tūkstančių žvaigždžių, taigi labai lengva jų nepastebėti. Taip pat jos yra labai labai senos – žvaigždžių amžius siekia 13 milijardų metų, ir visų žvaigždžių amžius yra beveik vienodas. Tai reiškia, kad tose galaktikose žvaigždės formavosi labai trumpai, o vėliau nustojo tą daryti. Manoma, jog taip atsitiko dėl Visatos rejonizacijos – aktyvių galaktikų, supernovų sprogimų ir kitų procesų sukelto temperatūros pakilimo ir vandenilio atomų jonizacijos, įvykusios maždaug prieš 13 milijardų metų. Jonizacija paveikė ir mažas galaktikas, sustabdydama tolesnę žvaigždėdarą jose. Taigi daugybė sąlyginai mažyčių Paukščių Tako palydovių gali būti tokios tamsios „vaiduokliškos“ galaktikos, susidedančios tik iš tūkstančio-kito žvaigždžių, trupučio retų dujų ir tamsiosios materijos halo.

***

Vaiduokliškos galaktikos atrastos ir ankstyvojoje Visatoje. Tada jose dar išvis nebuvo žvaigždžių, taigi jų pačių skleidžiamos šviesos atradimui toli gražu neužtenka. Tačiau jei netoli tokios galaktikos yra kita, didesnė, galaktika, su labai šviesia aktyvia juodąja skyle (kvazaru), pastarosios šviesa gali atsispindėti nuo blausiojo dujų telkinio. Šitaip tampa įmanoma užfiksuoti mažąją galaktiką. Po ilgų stebėjimų prie vieno tolimo kvazaro pavyko aptikti net 12 tokių dujų telkinių. Žvaigždėdara juose vyksta gerokai lėčiau, nei turėtų, sprendžiant vien pagal apskaičiuotą masę, siekiančią po maždaug milijardą Saulės masių; tai labai gerai dera su aukščiau minėtais vaiduokliškais Paukščių Tako palydovais. Manoma, jog daugelis tokių tamsiųjų galaktikų vėliau yra praryjamos didesnių ir jas maitina, taip paspartindamos žvaigždėdaros procesus.

***

Šios savaitės naujienos kaip ir pasibaigė. Kitą savaitę bus kažko naujo – kaip ir visada, Visata nestokoja įdomybių. Tad iki kitų kartų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.