Praeitą savaitę pasirodė kelios naujienos, verčiančios abejoti standartiniu Visatos struktūros formavimosi modeliu. Tuo tarpu astronautai rūpinosi miego kokybe, atradome žvaigždžių sistemos subyrėjimo pėdsakus ir aiškinomės, ar keistas objektas yra planeta, ar visgi neužgimusi žvaigždė. Apie tai ir kita išsamiau – po kirpsniuku.

***

Savaitės paveiksliuke, atrodo, šmirinėja vaiduokliai. Tai yra Merilende esančiame NASA Goddar’o kosminių skrydžių centre stovintis Džeimso Vebo kosminis teleskopas. Šiuo metu atliekami jo vibracijų ir akustinio poveikio bandymai, o po jų atsiradusius defektus lengviau tyrinėti tamsoje, pasišviečiant prožektoriais ir UV lempomis. Taigi visa patalpa laikoma prietemoje, o fotografui teko nustatyti ilgą nuotraukos išlaikymą. Tai aplink teleskopą vaikštantys žmonės tapo vaiduokliais.

***

Kaip miegoti kosmose? Miegas kosmose, mikrogravitacijos sąlygomis, nėra toks jau lengvas dalykas. Astronautams prie jo tenka pratintis, palengvinimui naudojama įvairi pagalba – nuo specialių lempų iki melatonino papildų. Ir visgi net to nepakanka: tyrimai rodo, kad astronautai miega maždaug po 6 valandas, nors turėtų miegoti apie 8,5. Šiuo metu Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) kaip tik keičiamas vidaus apšvietimas – diegiamos iš šviestukų sudarytos lempos, galinčios spinduliuoti milijonus skirtingų spektrų. Trys spektrai – vakarinis, rytinis ir dieninis – padės astronautams išlaikyti tinkamą paros ritmą. Vakariniame spektre bus sumažinta mėlynos šviesos, kuri trukdo užmigti; rytiniame, priešingai, jos bus daugiau, kad padėtų atsibusti. Dieninis spektras kurs šviesą, panašią į natūralią Saulės šviesą.

Dar viena su miegu susijusi idėja apie kosmines keliones – hibernacija. Kelionės į kitas planetas truks ilgai, o žmonėms gyventi kosminiame laive gali būti ir fiziškai, ir psichologiškai sudėtinga. Vis svarstoma, kad keliautojus galima būtų užmigdyti ir užšaldyti, o atskridus į tikslą – atšildyti. Bet technologijos, reikalingos tokiam procesui, dar neegzistuoja. JAV kompanija SpaceWorks siūlo kitokį planą: atšaldyti žmonių kūno temperatūrą vos keliais laipsniais ir taip sukelti ilgalaikio miego (torporo) būseną. Panašiai elgiasi žiemos miegu miegantys gyvūnai. Kitiems gyvūnams panašią būseną pavyko sukelti bandymuose laboratorijoje, tačiau ji buvo išlaikyta tik keletą minučių ar valandų, o ne savaites ir mėnesius, kiek reikėtų kosminės kelionės metu. Visgi kompanijos atstovai teigia, kad per mažiau nei 20 metų įmanoma išvystyti technologiją, kuri leistų astronautams skrydžio į Marsą metu dirbti keletą dienų, o miegoti – keletą savaičių. Juk vis tiek skrydžiu daugiausiai rūpintųsi automatinės sistemos. Idėja plačiau pristatoma šiame straipsnyje.

***

Kosmouostai ir stotys. Kanada jungiasi prie grupės valstybių, turinčių galimybę paleidinėti kosminius laivus iš savo teritorijų. Naujosios Škotijos (Nova Scotia) provincijoje ketinama pastatyti kosmouostą. Jis bus skirtas privačių kompanijų skrydžiams vykdyti. Uosto statybos darbai turėtų prasidėti kitąmet, o užbaigtį jį žadama iki 2022-ųjų.
Tuo tarpu NASA vis daugiau kalba apie galimą kosminę stotį orbitoje aplink Mėnulį. Praeitą savaitę Merilendo valstijoje vykusios konferencijos metu NASA atstovai pristatė preliminarius planus pirmąsias kosminės stoties detales nugabenti į Mėnulio orbitą kartu su pirmaisiais naujosios Orion raketos skrydžiais. Stotis galėtų būti naudojama kaip Mėnulio tyrimų bazė, kurioje būdami astronautai galėtų tiesioginiu laiku valdyti mėnuleigius ir panašius tyrimų įtaisus.

***

Encelado popaviršinis vandenynas. Saturno palydovas Enceladas yra vos 500 km skersmens. Atrodytų, kad tokio dydžio objektas turėtų būti visas sustingęs į ledo gabalą, tačiau iš po jo paviršiaus trykšta vandens geizeriai. Tai buvo vienas labiausiai netikėtų Cassini misijos atradimų. Dabar nauja duomenų analizė parodė, kad kai kurie regionai netoli palydovo pietų ašigalio yra apie 20 laipsnių šiltesni, nei vidutinė paviršiaus temperatūra. Tokios temperatūros neįmanoma paaiškinti vien Saulės šviesos ir Saturno gravitacijos poveikiu, taigi turi būti dar kažkoks efektas. Gali būti, kad šiluma atsklinda iš gelmių, kur skystas vanduo yra visai arti Encelado paviršiaus. Šilti regionai sutampa su keliais anksčiau identifikuotais kanjonais; iš panašių kanjonų kitur Encelade dažnai veržiasi geizeriai, o iš šių – ne. Jie gali būti neseniai užšalę arba kaip tik iš jų tuoj išsiverš naujos čiurkšlės. Bet kuriuo atveju, ledo sluoksnis ten turbūt yra plonesnis, nei kitose vietose, todėl ir jo temperatūra aukštesnė. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Planeta ar nykštukė? Kur yra riba tarp planetų-milžinių ir rudųjų nykštukių? Seniau buvo manoma, kad planetos formuojasi prie žvaigždžių, o rudosios nykštukės – atskirai, bet vėliau atrasta pavienių planetų, taigi situacija vėl tapo neaiški. Tyrinėdami izoliuotą objektą CFBDSIR 2149-0403, astronomai tikisi dilemą išspręsti. Šis objektas, aptiktas 2012 metais, yra tarp 20 ir 50 parsekų atstumu nuo Žemės. Jo paviršiaus temperatūra siekia apie 700 kelvinų arba šiek tiek virš 400 laipsnių Celsijaus. Naujais stebėjimais ištirta didelė objekto spektro dalis ir nustatyta, kad objektas arba turi gana silpną gravitaciją, arba jame yra labai daug už helį sunkesnių cheminių elementų. Kai kurie požymiai leidžia spręsti, kad pirmasis paaiškinimas teisingesnis. Taigi objekto masė turėtų būti tarp 2 ir 13 Jupiterio masių; tai reiškia, kad jis yra planeta. Alternatyvus paaiškinimas – tai yra labai metalinga rudoji nykštukė, kurios masė yra tarp 2 ir 40 Jupiterio masių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Spiralė aplink dvinarę. Dar 2010-aisiais metais Hablo teleskopas nufotografavo žvaigždę Pegaso LL, aplink kurią atrasta dujų spiralė. Netrukus buvo iškelta hipotezė, kad spiralę kuria dviejų žvaigždžių sąveika, mat Pegaso LL yra dvinarė žvaigždė. Nauji ALMA teleskopo stebėjimai šią hipotezę patvirtina ir leidžia detalizuoti. Nustatytas spiralės sukimosi periodas, atitinkantis dvinarės žvaigždės periodą – maždaug 800 Žemės metų. Viena dvinarės komponentė, raudonoji milžinė, nusimetinėja išorinius sluoksnius ir pučia juos tolyn nuo savęs. Judėdama orbitoje, ji po truputį slenka pro jau išpūstą medžiagą ir taip sukuria spiralę. Tuo metu, kai žvaigždės suartėjusios labiausiai, jos juda didžiausiu greičiu ir suformuoja ryškias spiralės vijas, o per likusį laiką judėjimas yra lėtesnis ir formuoja išskydusius tarpus tarp vijų. Tolesni sistemos stebėjimai turėtų padėti išsiaiškinti, kaip panašių žvaigždžių orbitos kinta vienai žvaigždei netenkant masės. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Byranti keturnarė žvaigždė. Oriono ūke yra Trapecijos spiečius, kuriame aptiktos keturios žvaigždės, judančios tolyn iš vieno taško. Palyginus žvaigždžių padėtis 2015 ir 1998 metais, nustatytos jų trajektorijos. Paaiškėjo, kad visos žvaigždės prieš 540 metų buvo praktiškai toje pačioje vietoje. Šis atradimas leidžia spręsti, kad žvaigždės tada priklausė vienai sistemai ir buvo netgi ne Trapecijos spiečiuje, o greta esančiame Kleinmann-Low ūke. Dvi žvaigždės keturnarėje sistemoje suartėjo viena prie kitos ir suformavo glaudžią dvinarę žvaigždę. Formavimosi metu daug energijos perduota kitoms dviem žvaigždėms, ir visos trys – dvinarė ir dvi pavienės – išlėkė kiekviena sau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės prieigose. Žvaigždinės masės juodąsias skyles įmanoma aptikti tik dvinarėse sistemose. Paprastai jų kompanionės yra pagrindinės sekos žvaigždės arba žvaigždės-milžinės. Rečiau pasitaiko surasti juodąją skylę poroje su kita žvaigždės liekana, pavyzdžiui baltąja nykštuke. Dvinarė Tukano 47 X9 yra būtent tokia. Be to, baltoji nykštukė joje vieną ratą aplink juodąją skylę apsuka per 28 minutes – mažesnį laiko tarpą, nei bet kurioje žinomoje dvinarėje su juodąja skyle. Baltosios nykštukės nuotolis nuo juodosios skylės tik pustrečio karto viršija atstumą tarp Žemės ir Mėnulio. Nykštukę juodosios skylės gravitacija tampo ir nuplėšinėja jos išorinius sluoksnius, tačiau nepanašu, kad žvaigždės reikšmingai artėtų viena prie kitos. Šią sistemą ateityje būtų galima tyrinėti gravitacinių bangų observatorijomis; nors iš jos sklindančios bangos turėtų būti labai žemo dažnio, todėl joms aptikti reikėtų didelio teleskopo, tačiau aptikus būtų galima nustatyti, kaip kinta sistemos orbita. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Netikėtas galaktikų judėjimas. Aplink Paukščių Taką ir Andromedą yra maždaug pusantro megaparseko spindulio mažų galaktikų žiedas. Visos šešios žiedą sudarančios galaktikos tolsta nuo jo centro greičiais, gerokai didesniais už tikėtinus greičius Vietinėje galaktikų grupėje. Tikimybė tokiai struktūrai susidaryti atsitiktinai yra mažiau nei pusė procento. Dabar pasiūlytas tokio judėjimo paaiškinimas, kurį paskatino pastebėjimas, jog Paukščių Takas ir Andromeda yra beveik žiedo plokštumoje. Prieš keletą milijardų metų Andromeda ir Paukščių Takas praskriejo arti vienas kito; šis skrydis galėjo išsviesti mažesnes aplink esančias galaktikas dideliais greičiais tolyn, panašiai kaip lietaus lašai nulekia tolyn nuo besisukančio lietsargio. Bet šis paaiškinimas irgi sukelia problemų. Pasirodo, tam, kad taip stipriai nusviestų mažas galaktikas į šonus, didžiosios galaktikos turėjo pralėkti labai arti viena kitos. Lėkdamos tokiu atstumu, jos turėtų susilieti į vieną, o ne nutolti taip toli, kaip yra dabar. Vienintelis tyrimo autorių siūlomas sprendimas – galaktikos iš tikro neturi tamsiosios materijos halų, o jų judėjimo savybes nulemia gravitacijos dėsnių nevienodumas dideliais ir mažais masteliais. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsioji materija senovėje. Standartinė struktūros formavimosi Visatoje teorija teigia, kad tamsioji materija nuo seniausių laikų kaupėsi į įvairaus dydžio daugmaž sferinius telkinius – halus, o juose vėliau telkėsi ir žvaigždes formavo įprasta medžiaga – dujos. Bet nauji stebėjimų duomenys verčia abejoti tokiu scenarijumi. Jais buvo gauta informacija apie šešių tolimų galaktikų žvaigždžių judėjimą – vadinama sukimosi kreivė, nurodanti sukimosi greičio priklausomybę nuo atstumo iki galaktikos centro. Aplinkinėje Visatoje daugumoje galaktikų sukimasis, tolstant nuo centro, išlieka beveik vienodo greičio. O štai tolimosi galaktikose sukimasis lėtėja, taip, lyg žvaigždes trauktų tik regimoji galaktikų materija. Tai reiškia, kad tose tolimose galaktikose dominuoja regimoji materija, o tamsiosios jei ir yra, tai visai nedaug. Šiandieninėse galaktikose regimoji materija dominuoja tik pačioje centrinėje dalyje. Atrodo, kad senųjų galaktikų tamsiosios materijos halai buvo daug labiau pasklidę, nei dabartinių, taigi tamsiosios materijos struktūros formavosi lėčiau, nei įprastinės. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Juodųjų skylių augimas. Supermasyvios juodosios skylės, randamos galaktikų centruose, atsirado labai anksti Visatos gyvenime. Praėjus vos 700 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, jau buvo juodųjų skylių, kurių masė siekė milijardą Saulės masių. Kaip jos taip greitai užaugo, kol kas nežinome. Viena iš pagrindinių problemų – juodosioms skylėms užaugti reikia, kad į jas kristų labai daug dujų, tačiau didelio tankio dujų telkiniai yra linkę formuoti žvaigždes, kurios išblaško dujas ir į juodąją skylę krenta nebe taip efektyviai. Dabar skaitmeniniais modeliais pasiūlytas vienas galimas šios problemos sprendimas. Jei juodoji skylė auga jaunoje galaktikoje, kurią stipriai apšviečia netoli esančios kitos, truputį labiau paaugusios, galaktikos spinduliuotė, tai pirmosios galaktikos dujų temperatūra gali pakilti tiek, jog žvaigždės joje nebesiformuoja. Tada visos ar beveik visos jaunoje galaktikoje esančios dujos gali įkristi į juodąją skylę ir ją per mažiau nei milijoną metų užauginti iki milijono Saulės masių nuo pradinės masės, prilygstančios žvaigždės masei. Tai – tik pirmas žingsnis iki milijardo Saulės masių, bet labai svarbus. Milijono Saulės masių juodoji skylė jau gali ryti dujas ir žvaigždes iš gana didelio aplinkos tūrio, kuriame medžiagos turėtų būti užtektinai sparčiam augimui. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Savaitės filmukas – visai ne apie astronomiją. Ir net ne apie fiziką. Apie gerokai labiau fundamentalų dalyką – matematiką. Filmukas ilgas, bet labai įdomus. Kartu tai – ir YouTube kanalo 3blue1brown reklama. Jame rasite visokiausių pasakojimų ir paaiškinimų apie matematikos įdomybes. Panašiai kaip plačiau žinomas Numberphile, tik koncentruojamasi ne į skaičius, o į abstraktesnius dalykus, tokius kaip geometrija, topologija ir panašiai. O šis filmukas – apie begalines linijas:

***

Štai tiek kąsnelio apie praėjusios savaitės naujienas. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse