Kąsnelis Visatos CCCXXXVI: Susidūrimai

Kad Mėnulis susiformavo, Žemei susidūrus su maždaug Marso dydžio kūnu, žinome jau seniai. Bet pasirodo, panašūs susidūrimai Saulės sistemos jaunystėje buvo ne tokie ir reti: naujuose tyrimuose kalbama apie panašų įvykį Urane. Be to, Asteroidų žiedas susiformavo subyrėjus keliems dideliems protoplanetiniams kūnams. Šios ir kitos naujienos – nuo zondų kamerų ir dronų Veneroje iki dulkių labai tolimoje galaktikoje – po kirpsniuku. Gero skaitymo!

***

Breakthrough kameros perspektyvos. Breakthrough Starshot projekto tikslas – į artimiausią Saulei planetinę sistemą, Kentauro Proksimą, nuskraidinti spiečių mažyčių zondų. Zondai būtų įgreitinami iki maždaug 20% šviesos greičio, kad Proksimą pasiektų per maždaug 20 metų. Tokiu greičiu skrendančiai kamerai pasireikštų įvairūs reliatyvistiniai efektai. Pavyzdžiui, objektai skridimo kryptimi atrodytų mėlynesni ir šviesesni, nei stacionariam stebėtojui. Šiuos pokyčius galima labai tiksliai apskaičiuoti, o kameros skrydžio metu šiuos skaičiavimus būtų galima patikrinti. Tai leistų patikrinti specialiosios reliatyvumo teorijos prognozes. Priklausomai nuo to, kokia gera yra siunčiama kamera, ji galėtų būti panaudota ir astronominiams stebėjimams, pavyzdžiui tyrinėjant tolimas galaktikas, kurių šviesa kamerai atrodytų daug ryškesnė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dronai Veneroje? Per pastaruosius porą metų NASA ėmė skirti daugiau dėmesio Venerai, labiausiai todėl, kad kai kurie klimato modeliai prognozuoja, jog planetoje kadaise galėjo būti skysto vandens. Kol kas neapibrėžtoje ateityje, galbūt trečiojo dešimtmečio pabaigoje, į Venerą turėtų būti siunčiama tyrimų misija; šiuo metu svarstomos įvairios planetos atmosferą ir gal net paviršių tyrinėsiančių zondų idėjos. Praeitą savaitę NASA skyrė finansavimą kompanijai, kuriančiai Veneros atmosferai pritaikytą droną. Dronas galėtų tyrinėti Veneros atmosferą 50 kilometrų aukštyje virš paviršiaus – ten temperatūra ir slėgis yra panašūs į Žemės atmosferos, tačiau pučia ypatingai stiprūs vėjai. Sekančios tyrimų fazės, kuriai NASA skyrė 125 tūkstančius JAV dolerių, tikslas yra sukurti droną, galintį pasinaudoti šiais vėjais ir skraidyti Veneros atmosferoje, naudojant minimalų elektros energijos kiekį. Po pusmečio, peržiūrėję rezultatus, NASA atstovai įvertins, ar skirti dar 750 tūkstančių dolerių prototipų gamybai.

***

Šviesi kalva Cereros Cerealijos šviesumos regione. Šaltinis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Šviesi kalva Cereros Cerealijos šviesumos regione. Šaltinis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Zondas „Dawn“ jau artėja prie misijos pabaigos. Birželio pradžioje jis perėjo į naują orbitą aplink Cererą, kurioje prie nykštukinės planetos paviršiaus priartėja per 34 kilometrus – arčiau nei bet kada iki šiol. Tai leidžia padaryti tokias detalias įdomiųjų Cereros šviesumų nuotraukas. Šie regionai greičiausiai yra paviršinių druskų telkiniai, tačiau kol kas dar daug ko apie juos nežinome.

***

Netikėta asteroidų kilmė. Nors asteroidų orbitos yra labai įvairios, daugelis jų turi panašių savybių. Pavyzdžiui, yra įvairios asteroidų grupės, kurių orbitos yra vienodai pasvirusios į Saulės sistemos plokštumą, arba vienodai ištįsusios, arba dar kaip nors panašios. Tokios grupės vadinamos asteroidų šeimomis – jos atsirado, kai subyrėjo didesnis motininis kūnas, pažėręs įvairaus dydžio nuolaužų. Laikui bėgant šeimos išsibarsto, taigi gali būti, kad ir kiti asteroidai atsirado po didelių kūnų subyrėjimo, bet per milijardus metų išsiskirstė taip, kad jų panašumo nebematyti. Ir visgi tam tikri požymiai, kad asteroidai kilę iš vieno motininio kūno, išlieka labai ilgai: stambesnių kūnų orbitos kinta lėčiau, taigi galime tikėtis, kad net po ilgo laiko didesni asteroidai judės arčiau Saulės sistemos plokštumos ir labiau apskritiminėmis orbitomis, nei mažesni. Būtent toks atradimas padarytas išnagrinėjus daugiau nei 200 tūkstančių asteroidų, esančių vidinėje Asteroidų žiedo dalyje, orbitas. Net 85% šių asteroidų greičiausiai yra kilę iš penkių ar šešių pirmykščių kūnų. Likę 15% gali taip pat būti kilę iš šių, arba iš dar seniau subyrėjusių, objektų. Tai reiškia, kad Asteroidų žiedas ne visada buvo toks, koks dabar – kadaise jį sudarė vos kelios protoplanetos, kurios susidūrė tarpusavyje, subyrėjo ir paskleidė nuolaužas plačiai po Saulės sistemą. Šis atradimas patvirtina hipotezę, jog dujų ir dulkių disko, iš kurio formavosi Saulės sistemos planetos, medžiagos savigravitacija labai efektyviai suformavo pirmykščius protoplanetinius gumulus. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Apie asteroidų kasinėjimą buvo daug kalbama prieš penkerius metus. Vėliau kalbos aprimo, bet planai vis dar vystomi. Kokios šios srities perspektyvos ir kaip ji gali išgelbėti pasaulį, pasakojama PBS Space Time filmuke:

***

Giluminis kometos deguonis. Kometos 67P galvoje (dujų apvalkale, gaubiančiame branduolį) zondas Rosetta aptiko deguonies molekulių. Tai buvo pirmas kartas, kai deguonies molekulės aptiktos kometoje – anksčiau ten buvo aptikta anglies dvideginio ir vandens, o deguonies molekulių rasta tik lediniuose Jupiterio palydovuose. Visgi iš principo tai nėra labai keistas atradimas, mat deguonies Visatoje yra daug, taip pat ir molekulinėje formoje. Tačiau dabar, apskaičiavus tikėtiną deguonies molekulių formavimosi kometos paviršiuje spartą, paaiškėjo, kad aptiktos molekulės greičiausiai ateina iš kometos gelmių. Kometos paviršiuje deguonis gali susiformuoti, kai energingi jonai, atskridę Saulės vėjyje, pataiko į įvairius oksidus ar kitus deguonies turinčius mineralus. Visgi net maksimali teoriškai įmanoma deguonies gamybos sparta kometos 67P paviršiuje negali paaiškinti deguonies kiekių, stebimų galvoje. Tai reiškia, kad didelė dalis deguonies išlekia iš kometos gelmių, kur turėjo būti įkalinta nuo pat kometos atsiradimo kartu su Saulės sistema. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Palydovų pėdsakai pašvaistėje. Jupiterio palydovai, bent jau Ijo ir Ganimedas, palieka pėdsakus planetoje švytinčiose pašvaistėse. Tokia išvada padaryta išanalizavus Juno zondo duomenis. Ijo, praskriedamas arčiau planetos, palieka dvi besisukančias juostas pašvaistėje, panašias į bangas vandenyje, sekančias plaukiančiam laivui iš paskos. O tiesiai po Ganimedu esančiame Jupiterio taške matoma netgi ne viena, o dvi pašvaistės, greičiausiai atsirandančios Ganimedo magnetiniam laukui sąveikaujant su Jupiterio. Šie atradimai – gana preliminarūs, bet turėtų padėti suprasti, kaip Jupiterio palydovai sąveikauja su planetos magnetosfera. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Uraną formavęs smūgis. Uranas yra labai keista planeta – jo sukimosi ašis pakrypusi daugiau nei 90 laipsnių kampu į orbitos plokštumą, yra šaltesnis už toliau nuo Saulės esantį Neptūną ir turi labai keistą magnetinį lauką. Visas šias savybes, pasirodo, galima paaiškinti didžiuliu susidūrimu su kita planeta Saulės sistemos jaunystėje. Tai paaiškėjo atlikus įvairių panašių susidūrimų skaitmeninį modeliavimą. Šie modeliai parodė, kad 2-3 Žemės masių kūnas, atsitrenkęs į jauną 14 Žemės masių Uraną, galėjo smarkiai pakreipti pastarojo sukimosi ašį. Subyrėjęs į gabalus uolinis kūnas išsilakstė į šalis: dalis uolienų įstrigo Urano ledinėje mantijoje ir plutoje, dalis suformavo kai kuriuos jo palydovus. Dalis įstrigusių uolienų galėjo suformuoti tvirtą kevalą Urano viduje, kuris nepraleidžia iš gelmių kylančios šiltesnės medžiagos – tai paaiškintų, kodėl planeta yra šaltesnė, nei prognozuoja modeliai. Be to, susidarę Urano struktūros netolygumai galėjo paveikti magnetinį lauką ir netgi padaryti jį nepastovų, kaip ir stebima realybėje. Šis tyrimas sustiprina įtarimą, kad didelių objektų smūgiai yra dažnas reiškinys planetinių sistemų formavimosi metu, taigi jų pasekmių turėtume tikėtis atrasti ir tarp egzoplanetų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Superžvaigždės kosminiai spinduliai. Nuo XIX amžiaus stebima ypatinga žvaigždė Laivo Kilio Eta yra ypatingai masyvi ir visiškai arti savo gyvenimo pabaigos. Tai yra dvinarė sistema, kurios pagrindinės narės masė viršija šimtą Saulės masių. Ji bent šimtą metų nusimetinėja išorinius sluoksnius labai stipriu vėju ir artimiausiu metu (astronomiškai šnekant) turėtų sprogti supernova. Ilgą laiką buvo manoma, kad tokios sistemos, kaip ši, gali būti viena iš vietų, iš kur kyla kosminiai spinduliai – ypatingai energingų dalelių srautai. Dabar ši hipotezė patvirtinta, remiantis tiksliais rentgeno spindulių teleskopo NuSTAR stebėjimais. Jau seniau žinoma, kad netoli Laivo Kilio Etos yra rentgeno spindulių šaltinis, o NuSTAR gera erdvinė raiška leido nustatyti, kad šaltinis tiksliai sutampa su žvaigžde. Rentgeno spindulių spektras atitinka tokį, kokį prognozuoja kosminių spindulių sąveikos su žvaigždės fotonais ir tarpžvaigždine terpe modeliai. Be to, nustatyta, kad rentgeno spinduliuotės intensyvumas kinta tokiu pačiu periodu, kaip ir dvinarės žvaigždės orbitos periodas. Šis atradimas patvirtinta, kad smūginės bangos, susidarančios dvinarei žvaigždei sukantis per jos pačios išmetamo vėjo medžiagą, gali įgreitinti kosminius spindulius. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Dešrelė Paukščių Take. Pagal dabartinę mūsų Galaktikos, Paukščių Tako, formavimosi istoriją, jos žvaigždinis halas – žvaigždžių spiečių ir pavienių žvaigždžių daugmaž sferinis telkinys, supantis diską – susidarė per daugybę milijardų metų, Paukščių Takui vieną po kitos prisijungiant mažytes palydovines galaktikas. Tačiau nauji Gaia teleskopo surinkti duomenys atskleidžia radikaliai kitokį vaizdą. Išnagrinėję daugybės žvaigždžių, esančių dešimties kiloparsekų ir mažesniu atstumu nuo Saulės (tai yra kiek daugiau, nei atstumas nuo Saulės iki Galaktikos centro), judėjimo trajektorijas, tyrėjai nustatė, kad halo žvaigždės daugiausiai juda radialinėmis trajektorijomis – Galaktikos centro link arba tolyn nuo jo. Halo žvaigždžių vidutinis tangentinis – sukimosi – greitis yra vos 20-30 kilometrų per sekundę, gerokai mažesnis, nei disko 220 km/s. Be to, aplink centrą sukasi praktiškai tik labai menkai sunkiais elementais praturtintos, taigi senesnės, žvaigždės, tuo tarpu jaunesnės žvaigždės sukasi dar mažiau, nei vidutiniškai. Žvaigždžių greičių grafike halo žvaigždės išsidėsčiusios struktūroje, vizualiai primenančioje dešrelę. Iš šių duomenų galima daryti išvadą, kad didžioji Galaktikos žvaigždinio halo dalis susiformavo prieš 8-10 milijardų metų įvykusio galaktikų susiliejimo metu. Jo metu Paukščių Takas prarijo beveik visiškai radialiai įkritusią galaktiką, kurios masė buvo kiek didesnė nei dabartinė Mažojo Magelano debesies masė, arba didesnė nei vienas procentas Paukščių Tako masės. Šio susiliejimo paliktos žvaigždės užpildė halą, tačiau jų orbitos vis dar išlieka daugiausiai radialinės. Dalis halo žvaigždžių yra senesnės, jos ir sukasi truputį sparčiau, bet jaunų žvaigždžių, kurios būtų atėjusios iš daugybės mažų susiliejimų, tikrai neaptikta. Tai reiškia, kad Paukščių Tako halas ir diskas susiformavo maždaug tuo pačiu metu. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Reliatyvumas ekstremalioje gravitacijoje. Bendrosios reliatyvumo teorijos prognozės daugybę kartų patvirtintos įvairiausiomis sąlygomis. Ir visgi netyla abejonės, jog galbūt kai kuriais atvejais jos gali būti neteisingos, ir reikalinga sukurti naują gravitacijos teoriją. Vienas iš skirtumų tarp reliatyvumo ir įvairių alternatyvų – prognozės apie laisvai krentančių objektų judėjimą skirtingo stiprumo gravitacijos sąlygomis. Reliatyvumo teorija paremta laisvojo kritimo universalumo postulatu – objektai krenta vienodai, jei gravitacinis laukas yra vienodas, nepriklausomai nuo jų pačių masės. Tuo tarpu alternatyviose gravitacijos teorijose dažnai būna kitaip – pavyzdžiui, masyvesni objektai krenta sparčiau. Dabar gravitacijos poveikis patikrintas ir reliatyvumo teorijos prognozė patvirtinta tyrinėjant trinarę žvaigždę, kurios viena narė yra pulsaras. Pulsaras – tai labai greitai besisukanti neutroninė žvaigždė, kurios spinduliuotė sklinda kūgiu aplink magnetinę ašį ir nuolatos šviečia vis kita kryptimi, panašiai kaip švyturio signalas naktį. Pulsarai sukasi labai stabiliai, taigi matuojant signalų atskriejimo laikus, galima tiksliai nustatyti, kaip juda pati žvaigždė. Pulsaras ir viena baltoji nykštukė sukasi 1,6 paros trukmės orbita aplink bendrą masės centrą, o abi žvaigždės kartu sukasi 327 parų orbita aplink masės centrą su trečia nare – irgi baltąja nykštuke. Išmatavus visų žvaigždžių judėjimą nustatyta, kad ir pulsaras, ir baltoji nykštukė tolimosios žvaigždės yra veikiami vienodai; jei skirtumas tarp pagreičių ir egzistuoja, jis yra mažesnis nei 3 dalys milijone (arba trys dešimttūkstantosios procento). Ir tai nepaisant reikšmingai skirtingos žvaigždžių masės bei gravitacinio ryšio energijos. Tai visiškai atitinka reliatyvumo teorijos prognozę, bet ne alternatyvių teorijų prognozes. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Dulkės tolimoje galaktikoje. Mūsų Galaktikoje, kaip ir aplinkinėse, yra daug dulkių – jos sudaro apie vieną procentą tarpžvaigždinės terpės masės. Dulkės sugeria daug spinduliuotės, ypač regimosios ir ultravioletinės. Viena dulkių rūšis – kol kas nenustatyta, kokia – Paukščių Take sugeria maždaug 217,5 nanometrų bangos ilgio ultravioletinius spindulius. Kitose galaktikose ši sugertis yra daug silpnesnė arba jos nėra visai. Dabar pristatyti tolimos galaktikos stebėjimai, rodantys, kad joje irgi yra tokio bangos ilgio sugerties juosta. Galaktikoje, kurios spinduliuotė iki mūsų keliauja beveik 11 milijardų metų, sprogo gama spindulių žybsnis; jo spektre ir pamatyta sugertis. Tai reiškia, kad net ir tokioje tolimoje galaktikoje, kai Visatos amžius buvo mažiau nei trys milijardai metų, būta tokių pačių dulkių, kaip ir šiandieniniame Paukščių Take. Šis atradimas turėtų padėti suprasti, kokie visgi junginiai sukelia tokią sugertį. Spėliojama, kad tai gali būti tam tikros anglies žiedo (aromatinės) struktūros, bet kol kas vienareikšmiško atsakymo vis dar nėra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai ir visos naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.