Kąsnelis Visatos CCXLII: Tamsybės visur

Praeitą savaitę sužinojome šį tą naujo apie Mėnulio atsiradimą ir apie egzoplanetas, apie juodąsias skyles – spiečiuose ir pavienes, ir netgi supermasyvias. Ir dar visokių smagių dalykų. Kaip visada, dešimt naujienų rasite po kirpsniuku.

***

Naktinio dangaus nuotraukos – labai gražu. Iš nuotraukų sudėti vaizdo siužetai – irgi. Bet kaip pagauti tą jausmą, kuris apima realiai būnant po žvaigždėmis? Filmų kūrėjas Ben Canales tą padarė, pasinaudodamas fizine ir programine įranga sukūręs kamerą, kuri imituoja ISO 400000 jautrumo lygį. Kaip atrodo tokia kamera filmuotas dangus, galite pamatyti savaitės filmuke:

***

Asteroidų pavojus. Per pastaruosius keletą metų yra daug padaryta, siekiant identifikuoti ir laiku aptikti Žemei pavojingus asteroidus, tačiau pavojus vis dar išlieka. Taip teigiama JAV Prezidento vyriausiojo mokslinio patarėjo John’o Holdren’o ataskaitoje. Visgi ten taip pat teigiama, kad progresas yra pastebimas ir galimybė apsisaugoti nuo pražūtingo asteroido smūgio netrukus taps realybe.

Asteroidų smūgiai ankstyvojoje Žemėje, priešingai, galėjo būti labai naudingi – netgi atnešti į planetą gyvybei reikalingą fosforą. Fosforas atlieka daug vaidmenų gyvuose organizmuose – RNR ir DNR grandinių stuburuose, ląstelių sienelėse, energiją kaupiančiuose fermentuose ATP. Tačiau didžioji dalis fosforo Žemėje aptinkama fosfatuose, kurie netirpsta vandenyje, tad neaišku, kaip fosforas galėjo išsilaisvinti ir pradėti dalyvauti (proto-)gyvybiniuose procesuose. Jau kurį laiką teigiama, kad fosforą galėjo atnešti meteoritai, kuriuose kartais aptinkama mineralo šraibersito, turinčio savyje fosforo. Dabar pirmą kartą sukurta sintetinė šraibersito versija, sandara atitinkanti natūralią. Pirmieji bandymai rodo, jog šraibersitas tikrai tirpsta vandenyje ir taip gali atiduoti fosforą į aplinką.

***

Mėnulio gimimas. Manoma, kad Mėnulis susiformavo, kai į jauną Žemę atsitrenkė maždaug Marso dydžio kūnas Tėja. Pagal standartinį šio modelio variantą, didžiąją Mėnulio masės dalį turėtų sudaryti Tėjos liekanos, taigi Žemės ir Mėnulio uolienų cheminė sudėtis turėtų nežymiai, bet pastebimai skirtis. Visgi stebėjimai rodo, kad jos praktiškai nė kiek nesiskiria. Kaip šitai paaiškinti? Viena iš galimybių – modelio pataisymas, teigiantis, kad susidūrimas buvo toks stiprus, jog Tėja subyrėjo į šipulius, kartu išgarindama ir nemažą dalį Žemės. Tada visa medžiaga, pasklidusi kelis šimtus kartų didesniame tūryje, nei Žemė dabar, po truputį susirinko į du kūnus – Žemę, į kurią nukrito didžioji dalis liekanų, ir Mėnulį. Kadangi abu kūnai formavosi praktiškai iš tos pačios medžiagos, tai paaiškina ir vienodas elementų gausas Žemės ir Mėnulio uolienose. Dabar šis modelis gavo rimtą pastiprinimą, kai ištyrus Apollo misijų atronautų parvežtus Mėnulio uolienų mėginius, juose aptikta šiek tiek daugiau sunkaus kalio izotopo kalis-41, negu Žemėje. Būtent taip ir prognozuoja šis modelis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Marso ežerai. Jaunystėje Marsas turėjo skysto vandens telkinių paviršiuje. Gal ir dabar ten kartais pasitaiko skysto vandens, bet labai retai, o ežerai negali užsistovėti, nes labai greitai išgaruoja. Prieš 2-3 milijardus metų Marso atmosfera jau buvo ypatingai reta, kaip ir dabar, taigi ežerų būti neturėjo. Ir visgi aptikta įrodymų, kad tuo metu Marse būta ežerų. Išanalizavę senovinių upių vagas ir jų sankirtas su meteoritų išmuštais krateriais, mokslininkai nustatė, kad prieš mažiau nei 3 milijardus metų Marso paviršiumi tekėjo upės, jos pildė ežerus, o ežerai kartais netgi išsiliedavo į gretimus duburius. Seniau buvo manoma, kad paviršiniai vandens telkiniai Marse išnyko prieš 3,7 milijardo metų. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research, Planets.

Kaip pranyko Marso atmosfera? Gali būti, kad ją tiesiog per ilgą laiką nupūtė Saulės vėjas. Bet dabar pasiūlytas dar vienas galimas paaiškinimas. Pasirodo, kaltininkai gali būti netgi tarpžvaigždiniai dujų debesys. Saulės sistema pro tokius debesis kartas nuo karto pralekia – per visą gyvenimą tą padarė bent 135 kartus. Kiekvieną sykį debesies dalelės, sąveikaudamos su Saulės vėju, gali sukurti smūginę bangą. Smūginėse bangose elementariosios dalelės gali reikšmingai pagreitėti, taigi jos žymiai lengviau nupūstų atmosferą, nei niekaip nepaveiktas Saulės vėjas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pabėgėlė atmosfera. Plutono palydovo Charono šiaurės ašigalyje yra didelis tamsus regionas, vadinamas Mordoro tamsyne (Mordor macula). Vienas paaiškinimas, kaip jis galėjo susiformuoti, yra toks, kad iš Plutono pabėganti atmosfera gaubia ir Charoną, o šiaurės ašigalyje ji kristalizuojasi ir nukrenta ant paviršiaus. Plutono paviršiuje panašios tamsios spalvos regionų yra, o juos greičiausiai sukuria molekulės tolinai, atsirandančios, kai Saulės šviesa paveikia angliavandenilių junginius. Dabar šis procesas sumodeliuotas skaitmeniškai. Rezultatai rodo, kad Charono paviršiaus temperatūra tikrai yra tokia, kokios reikia, kad prie šiaurės ašigalio tolinai kristalizuotųsi ir snigtų tamsiu sniegu. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Jauna ledo milžinė. Hidros TW yra labai jauna, vos 10 milijonų metų amžiaus, žvaigždė, kurią supančiame protoplanetiniame diske formuojasi bent viena planeta. Naujausi stebėjimai leido nustatyti planetos masę – ji turėtų būti apie dvidešimt kartų masyvesnė už Žemę, taigi būtų panaši į Uraną ar Neptūną. Šitai nustatyta remiantis diske esančio tarpo savybėmis: tarpe nėra didelių uolienų nuolaužų, tačiau yra nemažai dulkių. Besiformuojanti planeta išstumdo nuolaužas iš savo apylinkių, o dulkėms didelio poveikio neturi. Pagal tai, kokio dydžio dalelės yra išstumdomos, galima apskaičiuoti ir planetos masę. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Milijardas žvaigždžių. Nuo 2014-ųjų pabaigos skraidantis teleskopas Gaia fiksuoja daugybės Paukščių Tako žvaigždžių padėtis. Praeitą savaitę paskelbti per pirmus 14 mėnesių surinkti duomenys – daugiau nei milijardo žvaigždžių padėtys ir ryškiai, bei 2 milijonų žvaigždžių nuotoliai ir judėjimo greičiai. Gaia misija turėtų trukti bent penkerius metus, per kuriuos žvaigždžių katalogas padidės keletą kartų. Tai yra didžiausias ir tiksliausias kada nors padarytas Paukščių Tako žvaigždėlapis, nors tai tėra tik vienas procentas visų Galaktikos žvaigždžių. Šie stebėjimai padės nustatyti, kaip Paukščių Takas susiformavo ir kokiomis orbitomis jame žvaigždės juda dabar.

***

Nauja juodoji skylė. Supernovų sprogimai – sunkiai prognozuojamas procesas, todėl paprastai nepavyksta stebėti tų žvaigždžių, kurios jau tuoj sprogs supernovomis, prieš pat sprogimą. Supernovos pradmenų paprastai ieškoma archyviniuose duomenyse, bet tai gali būti keleto metų senumo duomenys. Dabar, atrodo, pirmą kartą gana netikėtai pavyko stebėti mirštančią žvaigždę viso proceso metu. Tai nebuvo supernova, o netgi dar įdomesnis reiškinys – nepavykusi supernova, kai masyvi žvaigždė tiesiog nusimetė išorinį apvalkalą, o jos branduolys kolapsavo į juodąją skylę. Dar 2009 metais ši žvaigždė trumpam sužibo pustrečio karto ryškiau, nei įprastai, o vėliau ėmė blėsti. Pastaruoju metu ji pritemo jau 250 kartų labiau, nei švietė prieš žybsnį, ir toliau tamsėja. Šviesos kreivės duomenys leidžia spręsti, kad žvaigždė kolapsavo, o tai, kas šviečia dabar, yra likusio apvalkalo, krentančio į naujai atsiradusią juodąją skylę, skleidžiama spinduliuotė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės spiečiuje. Juodosios skylės supernovos sprogimo metu paprastai yra išsviedžiamos dideliu greičiu nuo sprogimo centro. Dėl šios priežasties buvo manoma, kad kamuoliniuose spiečiuose juodųjų skylių būti neturėtų – kiekviena ten sprogusi supernova po jos likusią juodąją skylę išsviedžia gerokai didesniu greičiu, nei reikia pabėgti iš spiečiaus gravitacijos. Tačiau dabar, atrodo, spiečiuje NGC 6101 aptikta šimtų juodųjų skylių populiacija. Tiesa, ji aptikta ne tiesiogiai, o modeliuojant spiečiaus žvaigždžių išsidėstymą. Ilgą laiką astronomus stebino tai, kad šiame spiečiuje mažos ir didelės masės žvaigždės pasiskirsčiusios vienodai, nors paprastai spiečiuose didelės masės žvaigždės telkiasi arčiau centro. Skaitmeniniai modeliai parodė, kad stebimą efektą galima pasiekti, jei daugiau nei pusė spiečiuje susiformavusių juodųjų skylių jame ir išlieka. Kaip jos gali spiečiuje išsilaikyti, kol kas neaišku. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

N159 žvaigždėdaros regionas Didžiajame Magelano debesyje. ©ESA/Hubble ir NASA

Savaitės paveiksliukas – visai šviežia Hablu daryta Didžiojo Magelano debesies (LMC) gabaliuko nuotrauka. LMC yra viena iš palydovinių Paukščių Tako galaktikų, o joje yra keletas intensyvios žvaigždėdaros regionų. Vienas iš jų – N159, kuriame jaunų žvaigždžių spinduliuotė sujaukia sujas ir sukuria tikrai gražių vaizdų.

***

Pradingusios palydovės. Pagal standartinį kosmologinį Visatos struktūros formavimosi modelį, aplink Paukščių Taką turėtų būti tūkstančiai palydovinių galaktikų, tačiau jų randama tik kelios dešimtys. Kodėl nėra kitų? Vienas galimas paaiškinimas – mažos galaktikos, vos pradėjusios formuotis, buvo suardytos supernovų sprogimais. Šių galaktikų masė yra tokia maža, kad net ir viena supernova gali išmesti aplinkines dujas į tarpgalaktinę erdvę, taigi vos tik galaktikoje mirė pirmosios masyvios žvaigždės, joje neliko dujų ir naujos žvaigždės formuotis nustojo. Dabar šis procesas sumodeliuotas aukštos raiškos skaitmeniniu modeliu, kuris parodė, kad hipotezė tikrai gali būti teisinga. Aplink Paukščių Takui analogišką sumodeliuotą galaktiką pradėjo formuotis daugybė palydovių, bet didžioji jų dalis išnyko per kelias dešimtis milijonų metų, kai pirmi supernovų sprogimai išstūmė dujas. Likusių galaktikų skaičius, jų greičių pasiskirstymas, masė, metalingumas ir netgi žvaigždėdaros istorijos gana gerai atitinka Paukščių Tako palydoves. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Toro formavimasis. Supermasyvias juodąsias skyles dažnai supa torai – santykinai tankių ir vėsių dujų žiedai, užstojantys dalį centrinio aktyvaus branduolio šviesos. Kaip jie susiformuoja, kol kas nėra iki galo išaiškinta, bet nauji stebėjimai paremia modelį, teigiantį, kad torai atsiranda dėl nuo aktyvaus branduolio pučiančio vėjo. Medžiagai krentant į juodąją skylę, jos spinduliuotė nustumia dalį toliau esančios medžiagos ir taip gali sukelti vėją, judantį net ir reliatyvistiniais (t. y. artimais šviesos greičiui) greičiais. Bet dalis aktyvaus branduolio vėjo juda lėčiau, labai toli nenulekia ir gali kauptis aktyvaus branduolio prieigose, kaip ir vyksta galaktikoje NGC 1068. Šie stebėjimai patvirtina įvairių skaitmeninių modelių rezultatus, bet kol kas neaišku, ar toks toro formavimosi būdas yra įprastas, ar NGC 1068 – labiau išimtis, nei taisyklė. Didesnė galaktikų imtis padės atsakyti ir į šį klausimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek glaustai naujienų apie praeitą savaitę. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.