Praėjusią savaitę Cassini atsisveikino su Titanu, Cereros nuošliaužose aptikta vandens, pranešta apie keturgubą supernovos sprogimo atvaizdą ir naujus įrodymus apie tamsiosios materijos egzistavimą. Šios ir kitos įdomybės, kaip įprasta, po kirpsniuku.
***
Pradėkime nuo filmuko. Minutephysics pasakoja apie Smalsumą. Ne tą, kuris Marse, o tą, kuris mūsų galvose. Kaip jis mus išmoko visokių gerų, ir ne tik, dalykų. Kaip jis atidaro duris, bet nepasako, pro kurias iš jų reikia eiti – tą pasirinkti tenka mums. Ir tai rodo, kad Smalsumas yra pati didžiausia laisvės išraiška. Belieka džiaugtis, kad galime būti smalsūs ir taip augti patys ir auginti visą žmoniją.
***
Marso teraformuoti nepavyks. Fantastikoje dažnai pasitaiko istorijų, kuriose kitos planetos pritaikomos žmonėms, keičiant jų atmosferą ir paviršių, kitaip sakant, teraformuojamos. Apie tai neretai kalba ir mokslininkai, svarstydami, kaip atrodys žmonių kolonijos kituose Saulės sistemos kūnuose. Dažniausiai šnekama apie Marsą, bet atrodo, kad viltis jį paversti žalia vandeninga planeta yra nerealistiška. Nauji duomenys, gauti NASA zondo MAVEN, tyrinėjančio Raudonosios planetos atmosferą, rodo, kad bent du trečdaliai Marso atmosferos pabėgo į kosmosą. Anglies dvideginio greičiausiai pabėgo dar didesnė dalis, o jo labiausiai reikėtų, norint Marso paviršiaus temperatūrą pakelti iki tinkamos žemiškai gyvybei. Prarasto anglies dvideginio pakeisti nėra kuo – jo pakankamai Marse paprasčiausiai nėra. Daugiausiai anglies dvideginio šiuo metu yra ašigalių ledynuose, bet net ir visus ledynus išgarinus, dujų nepakaktų, kad atmosfera sušiltų. Be to, net ir užpildžius Marso atmosferą anglies dvideginiu, reikėtų kažkaip apsaugoti ją nuo Saulės vėjo.
***
Nuošliaužos Cereroje. Daugybė stebėjimų duomenų rodo, kad Cereros cheminė sudėtis yra panaši į anglies turinčių meteoritų. Viena iš svarbių jos dalių turėtų būti didelis vandens ledo kiekis. Prie Cereros atskridęs zondas Dawn rado įvairių molingų uolienų ir karbonatų, kurie rodo, jog vandens ten turėtų būti, tačiau paties vandens ledo paviršiuje pamatė labai nedaug. Dabar, tyrinėdami Dawn nuotraukas, mokslininkai priėjo išvadą, kad ledo Cereros paviršiuje yra daug, tiesiog jis slepiasi po kitokių nuosėdų sluoksniu arba yra su jomis sumišęs. Nykštukinės planetos paviršiuje aptiktos trijų tipų nuošliaužos, kurios savo forma primena nuošliaužas kituose Saulės sistemos kūnuose, turinčiuose daug ledo, ir labai skiriasi nuo mažai ledo turinčios Vestos paviršiuje matomų nuošliaužų. Iš nuošliaužų išsidėstymo Cereros paviršiuje taip pat sprendžiama, kad didesni ledo klodai yra arčiau jos ašigalių. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.
***
Atsisveikinimas su Titanu. Zondas Cassini savaitgalį paskutinį kartą praskrido arti Titano. Šeštadienį paryčiais jis pralėkė mažiau nei 1000 km atstumu virš palydovo paviršiaus. Vienas iš manevro tikslų – pasinaudoti Titano gravitacija ir pakeisti Cassini orbitą, kad jis pradėtų skraidyti ne Saturno žiedų išorėje, o jų viduje. Tai – paskutinė trylika metų trukusios misijos dalis. Per artimiausius penkis mėnesius zondas 22 kartus praskries tarp Saturno debesų paviršiaus ir žiedų ir surinks neįkainojamos informacijos apie sąlygas šiame regione. Rugsėjo 15 dieną jis pasuks tiesiai į Saturną ir sudegs jo atmosferoje – tokia baigtis numatyta specialiai, kad zondas netyčia neužterštų kurio nors Saturno palydovo žemiška gyvybe.
Titano paviršiuje yra upių, ežerų ir jūrų. Kai kuriose jūrose radaru užfiksuotos salos, tai atsirandančios, tai vėl pradingstančios. Dabar pasiūlytas naujas modelis, paaiškinantis radaro duomenis – tai gali būti ne salos, o tiesiog burbulai jūros paviršiuje. Pasinaudodami duomenimis apie skysčių, ypač angliavandenilių, savybes didelio slėgio sąlygomis bei skaitmeniniais modeliais, mokslininkai nustatė, kad Titano Ligeia jūroje gali būti tinkamos sąlygos azoto molekulėms formuotis. Susiformavusios molekulės kyla į paviršių, kur sproginėja kaip centimetro dydžio ir didesni burbulai. Tokius objektus galima aptikti radaru ir palaikyti juos salomis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Turbūt visi esate matę Voyager zondo darytą Žemės nuotrauką pro Saturno žiedus, vadinamą „Blyškiu mėlynu taškeliu“. Carlas Saganas vadino ją svarbiausia nuotrauka žmonijos istorijoje. Cassini tokį vaizdą nufotografavo keletą kartų, o naujausią Žemės nuotrauką parinkau kaip savaitės paveiksliuką. Joje ir Mėnulis matyti, kaip mažytis taškelis į kairę nuo Žemės.
***
Skrydis į žvaigždes. Trumpiausias laikas, per kurį zondas iš Žemės galėtų pasiekti kitą žvaigždę ir prie jos pasilikti, yra apie 70 metų. Toks rezultatas gautas remiantis įvertinus įvairių žvaigždžių spinduliuotę, kaip galimą zondų stabdymo jėgos šaltinį. Pernai paskelbto Breakthrough Starshot projekto tikslas yra nusiųsti mažyčių zondų flotilę į artimiausią mums žvaigždę Kentauro Alfą. Tie zondai ją galėtų pasiekti per maždaug 20 metų, bet pralėktų pro visą žvaigždės sistemą vos per kelias valandas, taigi galėtų surinkti tik labai nedaug duomenų. Alternatyva būtų išsiųsti zondus su didelėmis, bet lengvomis, šviesos burėmis, kurie, artėdami prie žvaigždės, sulėtėtų ir galėtų įeiti į orbitą aplink ją. Tokiam zondui nuskristi iki Kentauro Alfos užtruktų apie 90 metų. O štai iki ryškiausios mūsų naktinio dangaus žvaigždės Sirijaus skrydis užtruktų tik apie 70 metų. Sirijus yra dvigubai toliau, nei Kentauro Alfa, tačiau yra 16 kartų ryškesnis, todėl galėtų efektyviau stabdyti artėjantį zondą ir pastarasis galėtų artėti didesniu greičiu. Zondas, skriejantis orbitoje aplink žvaigždę, galėtų jos sistemą tyrinėti ne keletą valandų, o keletą mėnesių ar net metų. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Protoplanetinio disko nuotrauka. Žvaigždės formuojasi dujų debesyse; aplink jas kurį laiką išlieka dujų apvalkalas, kuris susisuka į protoplanetinį diską, o jame vėliau formuojasi planetos. Iki šiol apie diskų egzistavimą buvo galima spręsti tik iš netiesioginių įrodymų, pavyzdžiui žvaigždės spinduliuotės spektro. Bet dabar pristatyta pirma nuotrauka, kurioje matyti visas diskas. Labai jauna žvaigždė HH 212, nufotografuota su submilimetrinių bangų teleskopu ALMA, pasirodė tikrai turinti tokį diską, kokio buvo tikimasi iš teorinių modelių. Disko skersmuo – apie 120 astronominių vienetų, dvigubai daugiau, nei Neptūno orbitos skersmuo. Jis matomas beveik tiksliai iš šono, matyti tamsesnė juosta ties viduriu ir šviesesni regionai disko viršuje ir apačioje. Tokia struktūra matoma todėl, kad diskas yra nepermatomas, taigi ties viduriu matoma išorinė šalta disko dalis, o pakraščiuose galima pažvelgti į šiltesnes iš žvaigždės prieigų kylančias dujas. Šis atradimas, tik pirmasis, o daugiau jų leis patikrinti diskų formavimosi ir evoliucijos teorijas. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.
***
Žvaigždėdaros regionų amžius. Labai apytikriai įvertinti, kiek laiko užtrunka susiformuoti žvaigždei, galima apskaičiavus, per kiek laiko ją formuojantis debesis susitrauktų į tašką, jeigu jį veiktų tik gravitacija. Šis laiko tarpas vadinamas sistemos dinaminiu laiku. Tiksliau nustatyti, kokie yra vienos žvaigždės formavimosi trukmė, labai sunku, nes ji skaičiuojama šimtais tūkstančių metų, taigi stebėti proceso eigos neįmanoma. Tačiau galima apskaičiuoti šią trukmę, remiantis statistine analize. Nauji rezultatai, kuriuose labai detaliai suskaičiuoti tankių dujų telkiniai, rodo, kad žvaigždžių formavimosi fazė trunka 100-700 tūkstančių metų. Tuo tarpu tankūs, bet žvaigždžių dar neformuojantys, gumulai gyvuoja 200 tūkstančių – 1,7 milijono metų, taigi apie du kartus ilgiau. Šie skaičiai yra panašūs į tų pačių gumulų dinaminius laikus, taigi apytikris paprastas įvertinimas yra gana geras. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Juodosios skylės nykštukėse. Supermasyvios juodosios skylės aptinkamos daugumoje didelių galaktikų. Nykštukinėse galaktikose jų paprastai nebūna, tačiau prieš trejus metus vienoje ultra-kompaktiškoje nykštukinėje galaktikoje toks objektas aptiktas. Dabar prie jo prisijungė dar du: nykštukinėse galaktikose VUCD3 ir M59cO aptiktos centrinės juodosios skylės, kurių masės yra atitinkamai kiek daugiau nei keturi ir beveik šeši milijonai Saulės masių. Šios masės abiem atvejais sudaro po keliolika procentų visos galaktikos masės. Atradimai padaryti matuojant žvaigždžių judėjimą galaktikų centruose, kur jam didelę įtaką daro juodosios skylės gravitacija. Galimas šių galaktikų atsiradimo paaiškinimas – jos yra liekanos gerokai masyvesnių galaktikų, kurios didelę dalį savo masės prarado dėl sąveikos su aplinka. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Keturguba supernova. Kai tarp mūsų ir tolimos galaktikos yra kita galaktika ar jų spiečius, tolimojo objekto atvaizdą galime matyti ne vieną, o kelis, nes jo šviesa yra iškreipiama tarpe esančios masės. Šis procesas, vadinamas gravitaciniu lęšiavimu, taip pat ir paryškina vaizdą, todėl leidžia stebėti labai tolimus objektus. Neseniai netikėtai pavyko aptikti supernovos sprogimą lęšiuotoje galaktikoje, kurios atvaizdą matome keturgubą. Supernova dėl to tapo 50 kartų ryškesnė – kitaip greičiausiai ir nebūtų aptikta. Pats sprogimas nėra kažkuo išskirtinis – supernovų kasmet aptinkama šimtai, – tačiau galimybė tyrinėti keturis atvaizdus yra labai naudinga. Kiekvienas atvaizdas susidaro šviesai judant vis kita trajektorija ir nueinant skirtingą atstumą, todėl atvaizdai rodo skirtingas supernovos evoliucijos stadijas. Be to, šviesos nueinami atstumai priklauso ir nuo Visatos plėtimosi spartos, taigi jų tikslus išmatavimas leis patikslinti ir Visatos plėtimosi istoriją. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.
***
Tamsiosios materijos halai. Galaktikas supa tamsiosios materijos halai, bent keletą kartų masyvesni už regimąją galaktikos medžiagą. Pastaruosius du dešimtmečius buvo manoma, kad šių halų forma yra gana tolygiai mažėjančio tankio sfera, pakraščiuose susiliejanti su tarpgalaktiniu tamsiosios medžiagos pasiskirstymu. Tokius rezultatus duodavo skaitmeniniai modeliai, kuriais sekama Visatos struktūros evoliucija per milijardus metų. Tačiau patikrinti tų modelių stebėjimais nelabai buvo įmanoma, ypač kalbant apie halų pakraščius – ten regimosios medžiagos yra tiek mažai, kad nustatyti jų savybes praktiškai neįmanoma. Dabar nauji skaitmeniniai modeliai rodo, kad teisingesnis yra kitoks halo formos modelis. Pagal šį modelį, halai turi gana aiškiai išreikštus kraštus, kurie susidaro, kai į halą krentanti medžiaga ima skrieti orbita, nenutoldama daugiau nei tam tikras charakteringas atstumas. Šis atstumas, priklausantis nuo medžiagos kritimo į halą spartos, ir apibrėžia halo kraštą. Be to, šis atstumas auga praktiškai visą Visatos gyvavimo laiką, tuo tarpu kiti charakteringi halus aprašantys dydžiai beveik sustojo augti prieš 10 milijardų metų. Patikrinti šį modelį bus sudėtinga, nes jo skirtumai nuo įprastinio išryškėja tik pakraščiuose, kur labai sunku tyrinėti medžiagos pasiskirstymą ir gravitacinį potencialą, bet tą padaryti iš principo įmanoma. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.
***
Modelinių galaktikų realistiškumas. Vienas iš būdų nustatyti tamsiosios materijos struktūrų savybes yra sumodeliuoti galaktikų augimą ir tikrinti, ar modelinės galaktikos yra panašios į realiai stebimas. Dabar nauji modeliai parodė, kad standartinis, tamsiąją materiją įskaitantis, struktūrų formavimosi modelis paaiškina galaktikų savybes, dėl kurių neseniai buvo kilę klausimų. Klausimai kilo, kai pastebėta, jog galaktikų žvaigždžių judėjimo greičius galima paaiškinti vien regimosios medžiagos poveikiu, tik sustiprintu tam tikrą skaičių kartų. Sustiprinimas yra vienodas visoms galaktikoms, taigi kyla mintis, kad jis kyla ne dėl tamsiosios materijos, o dėl kažkokių kitų priežasčių. Bet dabar, išanalizavus labai įvairių galaktikų žvaigždžių judėjimo greičius, gaunamus didžiuliame skaitmeniniame EAGLE modelyje, paaiškėjo, kad jo rezultatai puikiai atitinka stebėjimų duomenis. Taigi tamsiosios materijos halai ir juos esanti regimoji medžiaga išsidėsto taip, kad tarp jų kuriamo gravitacinio lauko atsiranda tvirta koreliacija. Taigi tamsiąją materiją įtraukianti Visatos struktūros formavimosi teorija vis dar išlieka geriausiu stebėjimų paaiškinimu. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Tai tiek naujienų iš praėjusios savaitės. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse