Kosminės misijos planuojamos metams ar dešimtmečiams į priekį, ar tai būtų kosminiai teleskopai, ar žmonių skrydžiai. Praėjusios savaitės naujienose – keleto tokių planų pristatymai, aptarimai ir kritika. Čia ir Blue Origin kompanijos ketinimai skristi į Mėnulį, ir abejonės dėl žmonių skrydžio į Marsą 2033-aisiais, ir tarpžvaigždinio zondo bandymai, ir prognozės apie aptinkamų aktyvių galaktikų skaičius tolimoje Visatoje. Taip pat – Mėnulio tektoninis aktyvumas, planetos prie baltųjų nykštukių, tamsiosios materijos telkiniai Paukščių Take ir dar šis tas. Gero skaitymo!

***

Tarpžvaigždinio zondo bandymas. Prieš trejus metus paskelbto projekto Breakthrough Starshot tikslas – per tris dešimtmečius paleisti spiečių mažyčių zondų, kurie, įgreitinti iki penktadalio šviesos greičio, per dar dvidešimt metų pasiektų artimiausią Saulei žvaigždę Kentauro Proksimą. Balandį atlikti pirmieji tokio zondo prototipo bandymai. Maždaug delno dydžio prietaisas buvo balionu pakeltas į 32 kilometrų aukštį, kur išmėginta jo komunikacijos, fotografavimo, padėties nustatymo ir magnetinio lauko matavimo. Visus bandymus zondas įvykdė puikiai, taigi bent jau šis misijos komponentas turėtų nekelti didelių problemų. Visgi išlieka dar daugybė iššūkių, kuriuos reikės įveikti iki skrydžio. Pagrindiniai iš jų – kosminių burių pagaminimas ir jas įgreitinsiančio lazerių tinklo Žemėje sukūrimas. Lazeriai, šviesdami infraraudonuosius spindulius į bures, pastarąsias įgreitins daug efektyviau, nei būtų įmanoma naudojant cheminį kurą ar joninius variklius. Visgi suvaldyti burių orientaciją erdvėje gali būti sudėtinga; taip pat problemų gali sukelti galingų lazerio spindulių sklidimas per atmosferą. Pirmieji šių sistemų bandymai numatyti jau kitąmet, bet kol kas nežinome daugumos jų detalių. Daugiau skaitykite UCSB pranešime spaudai.

***

Blue Origin Mėnulio planai. Kosmoso kompanijos Blue Origin vadovas Jeffas Bezosas praeitą savaitę paskelbė apie planus 2024 metais Mėnulyje nutūpdyti astronautus. Šis planas puikiai dera su balandžio mėnesį paskelbtu NASA tikslu žmonėms grįžti į mūsų palydovą iki 2024 metų. Blue Origin pristatė jau trejus metus kuriamo nutūpimo modulio Blue Moon koncepciją. Šis modulis turėtų būti daugiafunkcinis – galėtų į Mėnulį gabenti ne tik astronautus, bet ir iki keturių mėnuleigių, krovinius arba palydovus, kuriuos paleistų skrydžio metu. Taip pat modulyje tilptų ir pakilimo modulis, kuris būtinas žmonių misijai. Be to, didžiulės modulyje esančios baterijos teiktų energiją prietaisams Mėnulio nakties metu ir apsaugotų juos nuo užšalimo. Tolimesnėje perspektyvoje Blue Moon galėtų būti panaudotas ir ilgalaikės tyrimų stoties Mėnulio paviršiuje statyboms bei transportui į ją ir iš jos. Tame pačiame pristatymas Bezosas užsiminė ir apie planus statyti gyvenamas kosmines stotis, bet nežinia, ar tai – tik vizija, ar Blue Origin kažką dirba ir šiuo klausimu.

***

Mėnulis traukiasi ir dreba. 2010 metais nustatyta, kad Mėnulis jaunystėje traukėsi, o jo pluta raukšlėjosi panašiai, kaip džiūstanti razina. Dabar naujame tyrime teigiama, kad procesas tęsiasi iki šių dienų. Iš naujo išanalizuoti 28 Mėnulio drebėjimai, užfiksuoti 1969-1977 metais, parodė, kad bent aštuoni iš jų įvyko labai arti tektoninių lūžių, o iš pastarųjų šeši – tuo metu, kad Mėnulis buvo toliausiame nuo Žemės orbitos taške. Būtent tuo metu Mėnulį veikia stipriausia Žemės potvyninė jėga, taigi tikėtina, kad ji paskatino plutos poslinkius ties lūžių vietomis. Nors seismografų Mėnulio paviršiuje nebeturime nuo 1977 metų, galima gana pagrįstai teigti, kad panašūs drebėjimai palydove vyksta ir iki šių dienų. Tai reiškia, kad Mėnulis vis dar yra tektoniškai aktyvus – nors neturi plutos plokščių, kaip Žemė, jis vėsta ir traukiasi. Mėnulio paviršiuje žinomi daugiau nei 3500 lūžių, ties kuriais galima būtų ieškoti drebėjimų ateityje. Tai galėtų būti vienas iš planuojamų Mėnulio misijų tikslų – įrengti naują seismografų tinklą, kurie padėtų geriau suprasti, kaip vystosi mūsų palydovas. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Kada žmonės pasieks Marsą? Vis dažniau kalbama, kad po žmonių grįžimo į Mėnulį neilgai trukus galėsime nuskristi ir į Marsą. NASA planuose nusileidimo data pažymėti 2033 metai, SpaceX vadovas Elonas Muskas šneka apie dar ankstesnį skrydį. Visgi iššūkių tokiai misijai įveikti reikės daugybę, tad ir žmonių kelionės į Raudonąją planetą gali tekti palaukti dešimtmečiais ilgiau. Tokias mintis išsakė grupė NASA mokslininkų ir kitų kosmoso tyrimų institucijų atstovų. Jų teigimu, pagrindinės problemos nėra mokslinės ar technologinės, bet atsiremia į politinę valią ir biudžetą. Norint nuskristi į Marsą 2033 metais, reikėtų panašaus masto projekto, kaip Apollo misijos prieš pusšimtį metų. Ir tokį susitelkimą reikėtų išlaikyti 14 metų – daugiau nei tris JAV prezidentų kadencijas. Per tiek laiko gali reikšmingai pasikeisti politinė atmosfera ir poreikiai, finansavimas išsekti, o misija – sustoti. Net ir turint rimtą finansavimą, technologinių iššūkių sprendimai pareikalaus daug laiko ir pastangų. Tai – ir astronautų apsauga nuo kosminių spindulių, ir gyvybės palaikymo sistemų užtikrinimas, ir medicininės pagalbos užtikrinimas nelaimių atveju, ir netgi nauji skafandrai, geriau pritaikyti darbui už erdvėlaivio ribų, nei dabartiniai ar naudoti Apollo misijose. Paprašyti įvardinti tikėtiniausią kelionės į Marsą datą, specialistai pateikė įvairių prognozių, nuo 2037 ar 2039 iki net 2060-ųjų.

***

Ultima Thulės duomenų analizė. Šių metų sausio pirmą dieną zondas New Horizons praskrido pro Ultima Thule – tolimiausią objektą, sulaukusį panašaus vizito. Tai yra maždaug 34 km ilgio uoliena Kuiperio žiede, nuo Saulės nutolusi 45 kartus toliau, nei Žemė. Dabar paskelbta oficiali pirmųjų zondo parsiųstų duomenų analizė, atskleidžianti tikėtiną objekto kilmę. Svarbiausi objekto požymiai yra vienoda spalva ir šviesumas: visa Ultima Thule yra vienodai raudona, o Saulės šviesos atspindi labai nedaug – maždaug tiek, kiek asfaltas. Šviesiausios objekto dalys yra „kaklas“, jungiantis kūno puses, ir du regionai didžiausiame krateryje. Iš to galima spręsti, kad abi objekto dalys – Ultima ir Thule – susiformavo iš vieno dulkių debesies, tačiau iš pradžių buvo du atskiri objektai, besisukantys vienas aplink kitą, o laikui bėgant suartėjo, susiglaudė ir sukibo į vieną. Raudoną spalvą greičiausiai nulemia objekto paviršių dengiantys organiniai junginiai, susiformavę Saulės šviesai veikiant anglies dvideginį, metaną ir etaną. Deja, kol kas neįmanoma nustatyti objekto masės – aplink jį neaptikta jokių palydovų ar žiedų, kurie leistų apskaičiuoti objekto gravitacinį lauką. Aišku tik tiek, kad 16 valandų sukimosi periodas nėra pakankamas, kad suplėšytų objektą į gabalus. Kraterių dydžių pasiskirstymas Ultima Thulės paviršiuje leidžia spręsti, kad Kuiperio žiede trūksta kūnų, mažesnių nei 1 km skersmens. Tokių kūnų turėjo būti daug protoplanetiniame diske, iš kurio formavosi planetos, bet laikui bėgant jie greičiausiai subyrėjo į dulkes arba susijungė į didesnius. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Baltosios nykštukės planetų išlikimas. Planetos, besisukančios aplink baltąsias nykštukes, dažnai yra suardomos ir aptinkamos tik kaip nykštukės paviršiuje esantys sunkių cheminių elementų telkiniai. Bet kai kurios planetos gali išgyventi ir ilgą laiką skrieti aplink žvaigždės liekaną. Bent jau taip rodo pirmasis tokio pobūdžio tyrimas. Baltosios nykštukės susidaro mirus į Saulę panašiai žvaigždei. Žvaigždė nusimeta išorinius sluoksnius, o jos centrinė dalis susitraukia maždaug iki Žemės dydžio. Masės pokyčiai išbalansuoja aplink žvaigždę besisukusių planetų orbitas, todėl jos dažnai ima migruoti ir kartais priartėja gana arti nykštukės. Arti esančiose planetose nykštukė sukelia stiprius potvynius, kurie gali planetą suardyti visiškai. Naujajame tyrime skaitmeniniais modeliais išnagrinėta, kaip skirtingų savybių planetos reaguoja į potvynius. Nustatyta, kad didelės planetos dėl potvynių ima artėti prie nykštukės ir subyra; taip pat subyra ir minkštos planetos, pavyzdžiui turinčios sudėtyje daug vandens ledo. Tuo tarpu mažos kietos planetos išlaiko orbitas arba netgi tolsta nuo nykštukės, todėl joms nėra pavojaus suirti. Šiame tyrime buvo nagrinėjamos tik vienalytės planetos, t. y. tokios, kurių savybės nesiskiria visame tūryje. Realios planetos yra labai nevienodos, pavyzdžiui Žemė turi kietą uolinę plutą, minkštą mantiją, skystą ir kietą metalinius branduolius. Taigi kol kas sunku pasakyti, kaip elgiasi tikros planetos, esančios prie baltųjų nykštukių. Visgi šis tyrimas yra pirmas žingsnis ieškant atsakymo į klausimą, ar planetos prie šių užgesusių žvaigždžių gali išlikti milijardus metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Byrantis žvaigždžių spiečius. Padrikieji spiečiai yra šimtų ar tūkstančių žvaigždžių telkiniai, susiformavę iš vieno dujų debesies. Dauguma jų, judėdami Galaktikoje, išsibarsto per milijardą metų ar mažiau, nors masyviausi išgyvena kelis milijardus metų. Vienas toks ilgaamžis padrikasis spiečius yra NGC 2682. Jo amžius siekia 3,2 milijardo metų, ir per savo gyvenimą jis greičiausiai patyrė daug įdomių dinaminių procesų. Naujame tyrime nustatyta, kad šis spiečius yra bent dvigubai didesnis, nei manyta anksčiau. Gaia teleskopo surinktuose duomenyse užfiksuotos blausios spiečiaus pakraščių žvaigždės. Įtraukus jas nustatyta, kad spiečiaus skersmuo siekia 50 parsekų. Šis dydis viršija spiečiaus potvyninę ribą – regioną, kuriame spiečiaus žvaigždžių gravitacija nustelbia Galaktikos gravitaciją. Tai reiškia, kad spiečiaus pakraštyje esančios žvaigždės nėra prie jo pririštos gravitaciškai, tačiau dar neseniai tokios buvo. Tai, kad tokios žvaigždės nėra nusidriekusios uodega paskui spiečių, o matomos visose jo pusėse, leidžia spręsti, kad iš spiečiaus jos pabėgo visiškai neseniai. Panašu, kad dalies žvaigždžių spiečius neteko prieš maždaug 40 milijonų metų, kai kirto Galaktikos diską – stipresnė gravitacija šiame regione atplėšė pakraštines žvaigždes nuo spiečiaus, ir dabar jos po truputį tolsta. Gali būti, kad panašius sukrėtimus kadaise patyrė ir mūsų Saulė – ji taip pat gimė spiečiuje, bet vėliau jį paliko. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsūs telkiniai Paukščių Take. Kosmologinių struktūrų formavimosi modeliai prognozuoja, kad kiekvieną didelę galaktiką supa šimtai ar net tūkstančiai įvairaus dydžio tamsiosios materijos telkinių. Mūsų Paukščių Takas – ne išimtis. Dalis šių telkinių matomi kaip nykštukinės galaktikos, bet kai kuriuose iš jų nėra žvaigždžių ar dujų, todėl tiesiogiai pamatyti jų negalime. Bet jie, judėdami Galaktikos pakraščiuose, gali paveikti kitų žvaigždžių orbitas – tai leistų jų egzistavimą aptikti netiesiogiai. Dabar pristatyti įrodymai, kad vienas žvaigždžių srautas Paukščių Take prieš pusę milijardo metų prasilenkė su tokiu tamsiu telkiniu. Gaia kosminio teleskopo duomenyse aptiktas žvaigždžių srautas GD-1 greičiausiai susiformavo subyrėjus nykštukinei galaktikai. Judėdamas tolygiame Paukščių Tako hale, tolygus išliktų ir pats srautas, tačiau jame stebimi sustorėjimai ir tarpai. Skaitmeniniais modeliais nustatyta, kad tokius tarpus galėtų sukelti prieš 495 milijonus metų arti srauto pralėkęs penkių milijonų Saulės masių objektas. Objektas turėtų būti kompaktiškas – 10 parsekų skersmens – ir judėti gana greitai, 250 km/s greičiu srauto atžvilgiu, o prie srauto arčiausiai priartėti 15 parsekų nuotoliu. Galaktikos hale yra kelių tipų objektų – nykštukinių galaktikų, kamuolinių spiečių, molekulinių debesų – bet nei vienas iš jų negalėjo būti tinkamu metu tinkamoje vietoje, o molekuliniai debesys dar yra ir per maži. Tuo tarpu tamsiosios materijos telkiniai iš principo galėtų turėti reikalingas savybes, nors įprastiniai modeliai juos prognozuoja kiek mažesnius. Ateityje žvaigždžių srautų netolygumo stebėjimai ir skaitmeniniai modeliai padės ištirti tamsiosios materijos telkinių savybes ir taip patikslinti struktūrų formavimosi modelius. Tyrimo rezultatai arXiv; taip pat galite susipažinti su šį atradimą pristatančio pranešimo skaidrėmis.

***

Daugumą galaktikų Visatoje galime suskirstyti į spiralines bei elipsines, bet kai kurios yra netaisyklingos. Čia matome gana ekstremalų netaisyklingos galaktikos pavyzdį: viena jos pusė atrodo rami ir tvarkinga, o kita žiba naujomis žvaigždėmis ir ūkais. Tokios formos priežastis – palyginus neseniai pro šalį praskridusi kita galaktika NGC 4490. Jos gravitacija sujaukė mažesnę kaimynę, suspaudė joje esančias dujas ir sukėlė žvaigždėdaros žybsnį. Tarp galaktikų nusidriekė ir jas jungiantis dujų tiltas. Šiuo metu galaktikos tolsta viena nuo kitos, bet ateityje gali suartėti vėl ir susijungti į vieną, didesnę, galaktiką.

***

Neįprastai šviesios tolimos galaktikos. Pastaruosius dešimt milijardų metų dauguma procesų Visatoje lėtėja: vis lėčiau formuojasi žvaigždės, neatsiranda naujos galaktikos, mažiau medžiagos ryja supermasyvios juodosios skylės. Pirmus tris milijardus metų procesai greitėjo, taigi atrodytų, kad ryškiausias galaktikas turėtume rasti būtent dešimties milijardų metų praeityje, kai Visatos amžius buvo kiek mažiau nei keturi milijardai. Visgi naujame tyrime nustatyta, kad bent pagal vieną parametrą galaktikos daug ryškesnės buvo prieš 13 milijardų metų, kai Visatos amžius siekė vos 650 milijonų. 135 galaktikos, stebėtos Spitzer infraraudonųjų spindulių teleskopu, skleidžia daug daugiau, nei tikėtasi, dviejų konkrečių bangos ilgių spinduliuotės. Šias bangas skleidžia jonizuoto vandenilio bei deguonies dujos; jas greičiausiai jonizuoja tų pačių galaktikų jaunų žvaigždžių skleidžiami energingi fotonai. Stebimu metu Visatoje kaip tik vyko rejonizacijos periodas – didžiąją Visatos tūrio dalį užpildančios dujos iš neutralių tapo jonizuotomis – taigi naujieji stebėjimai padės geriau suprasti, kaip vyko šis procesas. Taip pat įdomu tai, kad vandenilio ir deguonies spinduliuotė yra ryškesnė už arčiau mūsų išspinduliuotąją visose galaktikose, nepriklausomai nuo absoliutaus galaktikos šviesio. Panašu, kad prie rejonizacijos prisidėjo įvairių dydžių galaktikos, o ne tik pačios didžiausios ar, priešingai, mažiausios, kaip prognozuoja kai kurie modeliai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių aptikimo prognozės. Pirmosios supermasyvios juodosios skylės susiformavo panašiu metu, kaip ir pirmosios žvaigždės – galbūt iš pastarųjų, galbūt nepriklausomai. Žinome, kad per pirmus 700 milijonų metų po Didžiojo sprogimo kai kurios iš jų išaugo iki daugiau nei milijardo Saulės masių, bet kol kas neaišku, kaip joms tai pavyko. Įvairios planuojamos stebėjimų misijos per artimiausią dešimtmetį reikšmingai pagerins mūsų supratimą apie Visatos jaunystę ir juodųjų skylių augimą tuo metu. Naujame tyrime vertinama, kiek juodųjų skylių galėtų aptikti du stebėjimų projektai. Radijo teleskopas SKA galės aptikti galaktikas, iš kurių centrų veržiasi labai greitos dalelių čiurkšlės, o rentgeno spindulių teleskopas Athena identifikuos galaktikas, kurių centrinės juodosios skylės sparčiai ryja medžiagą. Skaičiavimai remiasi įvairiais skaitmeniniais modeliais, kuriais sekama galaktikų evoliucija Visatoje. Šie modeliai gerai atkuria dabartinį Visatos vaizdą ir galaktikų savybes, bet jų prognozės tolimoms galaktikoms gerokai skiriasi. Vidutiniškai modelių rezultatai rodo, kad Athena regėjimo lauke turėtų būti aptinkamos 2500 aktyvių galaktikų; SKA tokio paties dydžio dangaus plote aptiktų apie dešimt kartų mažiau galaktikų, tačiau šis teleskopas stebės žymiai didesnį plotą, tad ir galaktikų turėtų rasti daugiau. Visgi kai kurių modelių prognozės tarpusavyje skiriasi apie tūkstantį kartų, taigi Athena ir SKA duomenys padės ir atsijoti teisingesnius modelius nuo prastesnių ir suprasti, kokie pagrindiniai procesai nulemia juodųjų skylių augimą. Įdomus ir santykis tarp rentgeno ir radijo diapazone aptinkamų aktyvių galaktikų: skirtingi modeliai ir čia duoda nevienodas prognozes. Šiuo metu vos keli procentai galaktikų yra aktyvios, o iš jų didžioji dalis medžiagą ryja nesparčiai ir spjaudo čiurkšles. Visatos jaunystėje aktyvios buvo beveik visos galaktikos, ir didžioji dalis medžiagą rijo sparčiai, o čiurkšlių neformavo. Taigi kartu paimti Athena ir SKA duomenis padės susigaudyti ir šiame klausime. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Prieš pirmųjų žvaigždžių atsiradimą Visata buvo tamsi. Pirmi šimtas su trupučiu milijonų metų, nuo momento, kai susiformavo neutralūs atomai, vadinami Tamsiaisiais amžiais. Plačiau apie juos – savaitės filmuke iš PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse