Kąsnelis Visatos CCLI: Pasisekimai

Praeitą savaitę į orbitą pakilo revoliucinis orų stebėjimo palydovas, o orbitoje esantys zondai sėkmingai vykdė ar net užbaigė užduotis. Išsiaiškinome apie meteorų paliekamas skyles ir meteoritų rūdijimą. Radome apvaliausią žvaigždę. O fizikinės konstantos, nulemiančios mūsų realybę, nekito. Apie tai ir šį tą daugiau – po kirpsniuku.

***

Orų stebėjimas. Šeštadienį vakare (mūsų laiku – sekmadienį paryčiais) iš Floridos pakilo ir į geostacionarią orbitą nuskrido zondas GOES-R, vienas iš keturių planuojamų naujos kartos meteorologinių zondų. Šis zondas stebės Žemės paviršių ir nuolatos siųs šių stebėjimų duomenis analizei. Naujasis palydovas yra daug detalesnis ir greitesnis, nei ankstesni jo analogai (pirmasis GOES sistemos palydovas iškeltas dar 1975-aisiais metais; šis yra šešioliktas). Naujojo zondo suteiksimą pažangą misijos atstovai lygina su skirtumu tarp nespalvotos televizijos ir ultra didelės raiškos modernių televizorių. Vaizdas lyg ir tas pats, bet nepalyginamai geresnis. Šie duomenys leis sukurti tikslesnes orų prognozes, bet daugiau svarbiau yra tai, kad jie leis paankstinti perspėjimus apie vėtras ar tornadus.

***

Pramušta pluta. Prieš 65 milijonus metų dabartinėje Niu Meksiko valstijos teritorijoje nukritęs asteroidas sukėlė katastrofą, kuri baigėsi daugumos dinozaurų išnykimu. Dabar aiškėja, kad asteroido smūgis beveik prakirto visą Žemės plutą. Meksikos įlankoje išgręžti daugiau nei kilometrų gylio nuosėdų mėginiai rodo, kad po asteroido smūgio į aplinką buvo išmesta medžiaga, prieš tai bent pusę milijardo metų buvusi giliai plutoje. Iškart po smūgio Žemės paviršius elgėsi kaip skystis – įdubo, jame atsivėrė maždaug 30 km gylio duobė, kurios kraštai pakilo į viršų ir išsitaškė aplink. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

LISA sėkmė. Beveik prieš metus į kosmosą išskrido LISA Pathfinder misija – erdvėlaivis, skirtas patikrinti technologijoms, kurios bus naudojamos gravitacinių bangų kosminėje observatorijoje LISA. Praeitą savaitę paskelbta, kad visi misijos tikslai įgyvendinti sėkmingai. Pagrindinė užduotis buvo patikrinti, ar įmanoma išlaikyti erdvėlaivyje esančius prietaisus laisvojo kritimo būsenoje. Tam reikėjo, kad erdvėlaivio variklis tiksliai atsvertų kitas jį veikiančias jėgas, iš kurių pagrindinė yra Saulės spinduliuotės slėgio kuriama stūmos jėga. Veikiančios jėgos yra vos 30 mikroniutonų dydžio – panašia jėga jus spaudžia ant rankos nutūpęs uodas. Variklį pavyko sėkmingai reguliuoti vieno mikroniutono tikslumo intervalais – tiek sveria to uodo koja. LISA observatoriją, kuri turėtų pakilti į kosmosą per artimiausius du dešimtmečius, sudarys trys erdvėlaiviai, tarp kurių bus išlaikomas tiksliai vienodas atstumas. Pro sistemą judant gravitacinei bangai, atstumas pasikeis dėl erdvės išsikreipimo, o kartu pasikeis ir lazerio spindulių, kurie sklis tarp erdvėlaivių, interferencijos raštas; iš pokyčio bus galima nustatyti bangos atsklidimo kryptį bei stiprumą.

***

Marso sausra. Šiuo metu Marso paviršius yra sausas, tačiau dažnai kalbama, kad po juo visai negiliai turėtų būti daug vandens ledo. Yra netgi įrodymų, nors ir ginčijamų, kad kartais skystas vanduo pasirodo ir planetos paviršiuje. Lengvai pasiekiamas vanduo būtų labai naudingas bet kokioms Marso kolonizavimo programoms. Tačiau naujausi į Marsą nukritusių meteoritų analizės duomenys nedžiugina – atrodo, kad planeta jau milijonus metų yra gerokai sausesnė, nei manyta iki šiol. Marsaeigis Opportunity, 12 metų važinėdamas planetos paviršiumi, rado ne vieną geležinį meteoritą. Žemėje tokie meteoritai greitai rūdyja dėl drėgmės. Marse jie ir rūdyja, bet daugybę kartų lėčiau. Rūdžių ant jų yra 10-10000 kartų mažiau, nei ant panašaus amžiaus meteoritų, gulėjusių sausiausiose Žemės dykumose. Taigi Marsas yra tikrai labai sausas ir toks buvo milijonus metų.

Dar 2007-aisiais metais marsaeigis Spirit Gusevo krateryje aptiko mineralų – opalinių silikatų – struktūras. Ilgą laiką buvo manoma, kad jos susiformavo, kai kadaise ten buvo požeminių karštųjų versmių ir pro jas iš planetos plutos veržėsi įvairios rūgštys. Bet dabar labai panašios struktūros aptiktos Čilėje El Tatio regione. El Tatio yra labai atšiaurus regionas – daugiau nei 4 km virš jūros lygio, beveik negaunantis lietaus, dienomis gruntas ten atitirpsta, o naktimis – užšąla… Viena panašiausių į Marsą Žemės paviršiaus vietų. El Tatio esančios opalinių silikatų struktūros yra pagamintos ir cheminių, ir biologinių procesų. Tai nereiškia, kad biologiniai procesai vyko ir Gusevo krateryje, bet iš principo tokias struktūras galima laikyti biopėdsakais. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Savaitės filmukas – apie Saulės sistemos kolonizavimą. Ir filmukas netgi ne vienas, o du – pirmasis apie vidinę Saulės sistemą iki Jupiterio, antrasis apie išorinę, nuo Jupiterio iki pakraščių. Kol kas tai – tik fantastika, bet po truputį artėja prie realybės. Tikiuosi pirmąsias kolonijas pamatyti savo gyvenime, o kol kas – žiūrėkime, ko joms reikia:

***

Plutono vandenynas. Nors Plutone yra labai šalta – paviršiaus temperatūra neviršija -200 laipsnių Celsijaus – po jo paviršiumi gali egzistuoti vandenynas. Taip teigia naujausi skaičiavimai, kuriais bandyta nustatyti, kaip susiformavo Sputniko lyguma. Lyguma greičiausiai atsirado po asteroido smūgio; ji yra žemiau, nei vidutinis Plutono paviršius, tačiau jos padėtį Plutono sukimosi ašies bei palydovo Charono padėties atžvilgiu galima paaiškinti tik tada, jei Sputniko lyguma yra tankesnė ir sunkesnė, nei Plutonas vidutiniškai. Taip galėtų būti, jei ten po azoto ledu yra minkšto vandens ledo arba netgi skysto vandens (vanduo yra sunkesnis už azotą). Skysto vandens vandenynas yra mažai tikėtinas, nes jį šilto tik Plutono radioaktyvumas, kuris yra 50 kartų silpnesnis, nei Žemės, bet visai gali būti, kad po Sputniko lyguma yra labai minkšto pusiau ištirpusio vandens ledo sluoksnis. Ledą apyskystį galimai palaiko natūralus antifrizas, sudarytas iš ištirpusio amoniako. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Lęšiuota nykštukė. Rudosios nykštukės yra truputį už žvaigždes mažesni objektai, kuriuose neįsižiebia vandenilio sintezė. Kartais jos būna žvaigždžių kompanionės, bet beveik niekada neaptinkamos arčiau, nei per tris astronominius vienetus nuo žvaigždės. Vienas iš būdų jas aptikti – gravitacinis lęšiavimas, kai rudoji nykštukė praskrenda tarp mūsų ir tolimo šviesaus objekto. Taip pavyko aptikti nykštukę dvinarėje sistemoje OGLE-2015-BLG-1319. Tai – ne pirmas panašus atvejis, bet šį vienu metu stebėjo ir kelios observatorijos Žemėje, ir orbitiniai teleskopai Swift (orbitoje aplink Žemę) bei Spitzer (orbitoje aplink Saulę maždaug astronominio vieneto nuotoliu nuo Žemės). Tokie stebėjimai leido labai gerai nustatyti sistemos parametrus – rudosios nykštukės masė yra 30 ir 65 Jupiterio masių (3 ir 6,5 procentų Saulės masės), o atstumas iki žvaigždės – arba ketvirtis astronominio vieneto, arba 45 (taip jau būna keistai su gravitacinių lęšių stebėjimais). Tai buvo pirmas kartas, kai du kosminiai teleskopai bendrai stebėjo vieną gravitacinio lęšiavimo įvykį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Apvaliausia žvaigždė. Saulės sistemoje visiškai taisyklingai sferiškų objektų nerasime – planetos ir Saulė yra daugmaž apvalios, bet dėl sukimosi truputį susiplojusios ties ašigaliais. Stipri Saulės gravitacija išlaiko ją beveik tiksliai sferišką, bet vis tiek ašigalinis spindulys yra maždaug 6 km mažesnis, nei pusiaujinis. O dabar atrasta žvaigždė KIC 11145123, kuri yra apvaliausias žinomas objektas: nors jos spindulys saulės spindulį viršija 2,24 karto, skirtumas tarp pusiaujo ir ašigalių spindulių yra tik 3 km. Žvaigždė ir sukasi lėčiau, nei Saulė – aplink savo ašį apsisuka per 100 dienų, kai Saulė – per 24 su trupučiu. Bet visgi toks spindulių skirtumas yra mažesnis, nei turėtų būti dėl sukimosi greičio. Tai reiškia, kad žvaigždė turi magnetinį lauką, kuris palaiko jos formą apvalesnę, nei be jo. Bet svarbiau už žvaigždės formą yra pats faktas, kad ją pavyko išmatuoti; anksčiau buvo matuojamos tik kelių artimų ir sparčiai besisukančių žvaigždžių formos, naudojant interferometrinius matavimus. Šiam matavimui buvo panaudota astroseismologija – žvaigždės drebėjimų matavimas. Dėl branduolyje vykstančių procesų visos žvaigždės nuolatos virpa, o tuos virpesius galima išmatuoti kaip kintantį žvaigždės šviesį. Skirtingos bangos šviesį keičia nevienodai, taip pat kitimas priklauso ir nuo žvaigždės formos, kurią ir pavyko išmatuoti. Taigi šis tyrimas atveria kelią daugybės kitų žvaigždžių formų tiksliam matavimui, o tai pagerins mūsų žinias apie žvaigždžių struktūrą ir jose vykstančius procesus. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Paukščių Takas ir apylinkės. Gaia teleskopo duomenų montažas. ©ESA

Savaitės paveiksliukas – mūsų Galaktikos žvaigždėlapis, sudarytas iš Gaia teleskopo duomenų. 2013 metų pabaigoje pakilusi į orbitą, Gaia labai tiksliai matuoja daugybės žvaigždžių pozicijas Paukščių Take ir Magelano debesyse, taip sudarinėdama trimačius galaktikų žvaigždėlapius. Šis žvaigždėlapis parodo žvaigždžių tankį įvairiuose dangaus lopinėliuose – čia matyti ir nevienodas tankis Galaktikos diske, ir aplink skrajojantys kamuoliniai spiečiai.

***

Radijo žybsniai. Kartais radijo teleskopais užfiksuojami trumpi ryškūs žybsniai, sklindantys iš įvairiausių dangaus pusių. Manoma, kad šie žybsniai atsklinda iš už Paukščių Tako ribų, tačiau kol kas visiškai neaiški jų kilmė. Bet tai netrukdo panaudoti žybsnius kaip būdą tyrinėti tarpžvaigždinės ir tarpgalaktinės terpės savybes. Sklisdamos pro kosminę plazmą, radijo bangos šiek tiek išsisklaido, o plazmoje esantis magnetinis laukas skirtingai pasuka nevienodo ilgio poliarizuotas bangas. Tokios ypatybės buvo ištirtos nagrinėjant žybsnį FRB 150807 (FRB reiškia „fast radio burst“, o skaičiai – aptikimo datą: metus, mėnesį ir dieną). Nedidelis žybsnio bangų išsisklaidymas ir nežymus šviesio kitimas žybsnio metu leidžia spręsti, kad medžiaga, pro kurią praėjo žybsnio fotonai, yra nedaug turbulentiška – tai yra pirmasis tiesioginis tarpgalaktinės medžiagos turbulencijos įvertinimas. Taip pat apskaičiuota, kad vidutinis magnetinio lauko stiprumas yra 21 nanogausas – kone tūkstantį kartų mažesnis, nei vidutinis stiprumas Paukščių Take. FRB 150807 yra kol kas ryškiausias iš visų 18 žinomų žybsnių. Kitų metų vasarį Kalifornijoje turėtų pradėti darbą dešimties radijo teleskopų masyvas Deep Synoptic Array, kuriuo tikimasi aptikti daugybę šių žybsnių ir nustatyti jų kilmės šaltinius – konkrečias galaktikas, kurių dabar nustatyti nepavyksta dėl per mažo antenų jautrumo ir per lėtos reakcijos. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Raudoni kvazarai. Kvazarai yra ypatingai šviesūs galaktikų branduoliai, kuriuose į juodąją skylę krentanti medžiaga per sekundę išspinduliuoja tiek energijos, kiek Saulė per daugiau nei milijoną metų. Manoma, kad jie atsiranda, kai galaktikų susiliejimo metu į centrinę galaktikos dalį nustumiama labai daug medžiagos; tada kurį laiką medžiaga gaubia juodąją skylę ir kvazaro praktiškai nesimato, o paskui krentančios medžiagos įkaitintas vėjas pravalo aplinkines sankaupas ir kvazaras išnyra iš dulkių apvalkalo. Šio pravalymo proceso pradžioje kvazaras kurį laiką turėtų būti matomas, bet labai raudonas, mat jo spinduliuotė parausta eidama pro dulkėtas dujas. Neseniai atlikti tokių labai raudonų kvazarų grupės tyrimai atskleidė dar kelias juos vienijančias savybes. Pavyzdžiui, juose visuose aptikti stiprių vėjų požymiai; tai kaip ir patvirtina ankstesnę jų evoliucinės stadijos interpretaciją – šiuose kvazaruose sparčiai nupūtinėjama centrą gaubianti medžiaga. Taip pat jų spektro savybės neatitinka tokių, kokias turėtų labiau įprasti kvazarai, paslėpti po ištisiniu dulkėtų dujų dangalu. Tai leidžia spręsti, kad šioje raidos stadijoje kvazarai yra kažkiek kitokie, nei labiau pažengę neraudoni. Vienas galimas paaiškinimas – raudonuosius kvazarus dengia daug santykinai nedidelių dujų debesų; jie galėtų sukurti tinkamą paraudonavimą ir priblėsimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Nekintanti konstanta. Kaip atsirado fizikinės konstantos? Kodėl jų vertė yra tokia, kokia yra? Šie klausimai kol kas neturi atsakymų, ir net nelabai aišku, kaip tuos atsakymus būtų įmanoma rasti. Bet vienas svarbus susijęs klausimas – ar fizikinės konstantos kinta laike ir erdvėje – po truputį tyrinėjamas. Pavyzdžiui, smulkiosios struktūros konstanta yra bedimensinis dydis, daugmaž nurodantis elektromagnetinės sąveikos stiprumą. Jo vertė mūsų aplinkoje išmatuota labai tiksliai, geriau nei vienos milijardosios dalies tikslumu. Nuo šios konstantos vertės priklauso ir tokie dalykai, kaip atomų energijos lygmenys, o nuo jų – spektrinių linijų bangų ilgiai. Taigi labai tiksliai išmatavę tolimos galaktikos spektrą, galime apskaičiuoti ir konstantos vertę. Dabar tai padaryta, stebint labai ryškų tolimą kvazarą, kurio spinduliuotė, keliaudama mūsų link, praėjo pro dujų debesį. Jame dalis fotonų buvo sugerta; tai įvyko prieš daugiau nei aštuonis milijardus metų. Iš šio sugerties spektro nustatyta, kad smulkiosios struktūros konstantos vertė tada nuo dabartinės skyrėsi mažiau nei viena milijonąja dalimi. Ateityje vis didesniais teleskopais šį skirtumą bus galima įvertinti vis tiksliau, taip pat gausime vis daugiau duomenų apie tai, ar konstantos vertė nors kiek kinta laikui bėgant. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek surinkau įdomybių apie praėjusią savaitę. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.