Nuo rytojaus savaitei išvykstu į kasmetinę kelionę miškuosna, taigi šį Kąsnelį rašau iš anksto. Nepaisant to, naujienų tikrai apstu – panašu, kad rugpjūtis nėra atostogų metas daugumai astronomų. Tarp naujienų randame ir šio to apie kosmines keliones bei vulkanizmą Jupiterio palydove Ijo, ir apie ankstyvosios bei šiandieninės Visatos skirtumus – ar tai būtų baltųjų nykštukių sprogimai, ar tamsiosios materijos vystymasis. Gero skaitymo!

***

Liepos mėnesį Pietų Amerikos gyventojai turėjo progą stebėti visišką Saulės užtemimą. Astrofotografas Thierry Legault pasinaudojo proga, kad užtemimas bus matomas arti horizonto, rado ežerą ir nufotografavo ne tik užtemimą, bet ir jo atspindį ežero vandenyje. Beje, dėl skirtingų atstumų iki Saulės ir Mėnulio, atspindyje užtemimas prasideda ir baigiasi truputį kitu metu, nei tiesiogiai matomas.

***

Kosminių kelionių pavojus smegenims. Kosmosas nėra svetinga aplinka žmonėms. Astronautai, dirbantys Tarptautinėje kosminėje stotyje, patiria įvairų stresą – atrofuojasi jų kaulai ir raumenys, prastėja regėjimas. Taip pat problemų kyla ir smegenims; jas daugiausiai pažeidžia kosminių spindulių poveikis. Šios labai energingos dalelės, net ir pataikiusios į ekranuojančią medžiagą – pavyzdžiui, erdvėlaivio korpusą – sukuria antrinius neutronus, kurie turi pakankamai energijos, jog pralėktų kiaurai žmogaus kūną. Pataikę į atomus žmonėse, neutronai gali juos išmušti iš vietų, taip pažeisdami ląsteles, DNR ar neuronų jungtis smegenyse. Iki šiol toks spinduliuotės poveikis buvo tiriamas peles paveikiant stipria spinduliuote trumpą laiką, bet tai nėra labai realistiška. Naujame tyrime pristatyti rezultatai bandymo, kurio metu pelės šešis mėnesius buvo veikiamos silpna spinduliuote ir gavo panašią radiacijos dozę, kokios galėtų tikėtis į Marsą skrisiantys astronautai. Paaiškėjo, kad spinduliuotė padaro reikšmingos žalos neuronų jungtims. Jos tampa gerokai silpnesnės ir neuronai sunkiau bendrauja tarpusavyje, suyra jų tinklai. Poveikis pasireiškė ir pelių elgesyje: gerokai susilpnėjo jų gebėjimas mokytis, prisitaikyti prie naujų situacijų, suprastėjo atmintis ir socialiniai gebėjimai. Tokie rezultatai – labai neraminantys: jei panašūs efektai gresia ir astronautams, kelionė į Marsą gali tapti pražūtinga. Tyrimo rezultatai publikuojami eNeuro.

***

Vandens lokiukai Mėnulyje? Balandžio mėnesį Mėnulio paviršiuje sudužo Izraelio kompanijos SpaceIL zondas Beresheet, turėjęs būti pirmasis privataus kapitalo finansuotas Mėnulyje nusileidęs aparatas. Tarp kitų mokslinių eksperimentų Beresheet gabeno ir „Mėnulio biblioteką“ – mažytę talpyklą su daugybe informacijos apie Žemę ir žmoniją. Kartu su informacija ten keliavo ir vandens lokiukai – mažyčiai labai atsparūs gyvūnėliai. Dabar paskelbtoje analizėje teigiama, kad lokiukai galėjo išgyventi zondo sudužimą. Jau seniau žinoma, kad lokiukai, oficialiai vadinami lėtūnais, yra išskirtinai atsparūs ekstremalioms sąlygoms – gali ištverti -272 laipsnių šaltį ir +150 laipsnių karštį, buvimą beorėje erdvėje ar aukštame slėgyje ir taip toliau. Mėnulio paviršiaus sąlygomis jie tikrai turėtų išgyventi, galbūt net keletą metų. Apskritai didesnį pavojų jiems kelia klijai ir epoksidinė derva, iš kurių buvo pagaminta jų talpykla zonde, o ne Mėnulio aplinka. Taigi jei lokiukai nesudegė zondo kritimo metu, jie greičiausiai yra gyvi ir dar kurį laiką tokie bus. Įdomu, kad tai nėra pirmosios žemiškos gyvybės formos, paliktos Mėnulyje: Apollo misijų metu palydove buvo paliktas ne vienas maišas astronautų šlapimo ir išmatų, kuriuose gyvena įvairiausios bakterijos. O lokiukai, deja, yra pasmerkti mirčiai – net jei jie išgyventų iki 2024 metų, kai į Mėnulį turėtų sugrįžti žmonės, NASA Artemis misijos nusileidimo vieta yra arti Mėnulio pietų ašigalio, labai toli nuo Beresheet sudužimo vietos. Nėra jokių planų sugrąžinti į Žemę zondo liekanas ir ištirti, kaip lėtūnai ištvėrė ilgą buvimą Mėnulio sąlygomis.

***

Ijo vulkaniniai potvyniai. Jupiterio palydovas Ijo yra vienintelė vieta Saulės sistemoje, neskaitant Žemės, kur šiuo metu vyksta ugnikalnių išsiveržimai. Ijo paviršiuje žinoma šimtai ugnikalnių, kuriems energijos suteikia nuolat palydovą tampanti ir gniuždanti planetos gravitacija. Dabar nustatyta, kad bent jau galingiausias Ijo ugnikalnis, Lokio dubuo (angl. Loki Patera; „patera“ planetologijoje reiškia netvarkingos formos įdubimą ar kraterį), išsiveržia periodiškai kas 500 Žemės parų. Toks periodiškumas yra labai netikėtas: Ijo aplink Jupiterį apsisuka per 1,77 Žemės paras, ir būtent tokiu periodu yra labiausiai tampomas. Energija, išsiskirianti šių perturbacijų metu, išlydo palydovo gelmes ir sukelia vulkanizmą, bet, matomai, perturbacijos nepaveikia pačios magmos judėjimo. Greičiausiai magma yra pernelyg klampi, kad sureaguotų į tokius sparčius pokyčius. O kas maždaug 500 parų atsikartoja gerokai subtilesnis kitų didžiųjų Jupiterio palydovų poveikis Ijo judėjimui. Panašiai, kaip Mėnulis Žemėje, taip ir Europa bei Ganimedas sukelia potvynius, iškreipdami Ijo orbitą kas 460-480 dienų. Šis atradimas padės pagerinti Ijo vidinės struktūros modelius, nes magmos judėjimas priklauso nuo to, kokia Ijo dalis yra skysta ir kokio dydžio bei formos rezervuaruose kaupiasi bei juda magma. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Milijardą metų spinduliuojančios planetos. Į Saulę panaši žvaigždė, baigdama savo gyvenimą, virsta baltąja nykštuke. Gyvenimo pabaigoje žvaigždė nusimeta išorinius sluoksnius ir gali išgarinti savo planetų paviršius, palikdama daug metalo turinčius branduolius. Šie branduoliai, besisukdami aplink nykštukę, gali sukurti stiprią radijo spinduliuotę. Jei baltoji nykštukė turi stiprų magnetinį lauką, jis su besisukančia planeta sukuria elektros grandinę, kuri ima skleisti radijo bangas. Panašus reiškinys stebimas tarp Jupiterio ir jo palydovo Ijo, o naujame tyrime išnagrinėta, kokiomis sąlygomis tokias planetas būtų įmanoma aptikti. Tyrimą paskatino neseniai prie baltosios nykštukės aptikta metalinė planetos nuolauža. Skaitmeniniais modeliais patikrinta, kokiu atstumu nuo baltosios nykštukės, kokio stiprumo magnetiniame lauke ir kiek laiko po žvaigždės mirties planetos išgyventų bei kurtų pakankamai stiprią radijo spinduliuotę, kad ją galėtume aptikti iš Žemės. Nustatyta, kad planetas aptikti įmanoma, jei jos yra arčiau nykštukės, nei Merkurijus prie Saulės, bet ne arčiau, nei maždaug trys Saulės spinduliai. Tokiais atstumais esančių planetų žinoma nemažai, taigi galima tikėtis, kad jų yra ir prie baltųjų nykštukių. Labiausiai tikėtina aptikti planetas prie baltųjų nykštukių, turinčių silpną magnetinį lauką, tik kelis tūkstančius kartų viršijantį Žemės; kai kurių baltųjų nykštukių magnetinis laukas už žemiškąjį stipresnis milijardus kartų. Stiprų magnetinį lauką turinčios nykštukės labai greitai prisitraukia ir praryja savo planetas, o prie silpną lauką turinčių nykštukių planetos gali išgyventi nuo šimto milijonų iki milijardo metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pasikartojantys juodosios skylės išsiveržimai. 2011 metais aptiktas trumpalaikis rentgeno spindulių šaltinis Swift J1357.2-0933. Tokie objektai yra dvinarės sistemos, susidedančios iš panašios į Saulę žvaigždės ir kompaktiškos kompanionės, kuri ryja kaimynės medžiagą, užsiaugina akrecinį diską ir reguliariai sušvinta įvairių bangos ilgių spinduliuote. Swift J1357.2-0933 atveju kompanionė yra juodoji skylė – tai nustatyta remiantis šaltinio šviesio kintamumo laiko skale, kuri buvo gerokai trumpesnė, nei galima būtų paaiškinti didesnių objektų modeliais. Taip pat objektas turėjo vieną netikėtą savybę: jo regimasis šviesis periodiškai sumažėdavo, o periodas nuolat ilgėjo, nuo dviejų minučių žybsnio pradžioje iki dešimties minučių pabaigoje, po maždaug šešių mėnesių. 2017 metais šaltinis vėl sužibo, ir tada astronomai buvo pasiruošę jį stebėti labai detaliai bei išsiaiškinti tokio kintamumo priežastis. Dabar paskelbta šių stebėjimo duomenų analizė. Detali šaltinio spektro informacija parodė, kad kiekvienas pritemimas yra susijęs su tankių karštų dujų išmetimu iš sistemos. Remdamiesi šiais duomenimis, tyrėjai pasiūlė tokią sistemos evoliucijos interpretaciją: akrecinio disko aplink juodąją skylę plokštuma nesutampa su pačios juodosios skylės sukimosi plokštuma, todėl diskas ima precesuoti, taigi mes jį matome iš skirtingų pusių. Laikui bėgant, precesija lėtėja, todėl retėja ir pritemimai. Disko ir dar arčiau juodosios skylės esančio labai karštų dujų vainiko spinduliuotė yra pakankamai stipri, kad nustumtų dalį dujų ir sukurtų vėją, tačiau vėjas pučia tik kai kuriomis kryptimis. Diskui precesuojant, vėjo kryptis irgi keičiasi – kartais jis nukrypsta į mus, tada matome atlekiančias dujas; kartais vėjas pučia kita kryptimi ir dujų nematome. Jei interpretacija yra teisinga, tai būtų pirmas atvejis, kai aptikta žvaigždinės masės juodoji skylė, pučianti tokius vėjus, dažniau siejamus su supermasyviomis juodosiomis skylėmis galaktikų centruose. Toliau tiriant šią sistemą, bus galima patikslinti ir aktyvių galaktikų branduolių modelius, nes juose turėtų vykti labai panašūs procesai, tačiau daug lėtesni, todėl jų evoliucijos tiesiogiai stebėti neįmanoma. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Detalūs juodosios skylės stebėjimai. Nors supermasyvios juodosios skylės yra didžiulės, jos vis tiek sudaro tik labai mažą galaktikos masės dalį, taigi ir tyrinėti jas galima tik turint aukštos raiškos galaktikos duomenis. Dabar pristatyti detaliausi juodosios skylės galaktikoje NGC 3258 stebėjimai, padėję patikslinti jos masę. Stebėjimai atlikti submilimetrinių spindulių teleskopu ALMA, esančiu Čilėje. Šis teleskopas gali pasiekti dešimtadalio kampinės sekundės erdvinę raišką, maždaug atitinkančią futbolo stadiono įžiūrėjimą Mėnulio paviršiuje arba aguonos grūdo įžiūrėjimą kilometro atstumu. Galaktikos NGC 3258 atstumu ši raiška atitinka 15 parsekų dydį – vis dar labai didelį, bet pakankamą, kad būtų galima tyrinėti galaktikos centre esantį dujų žiedą. Šio žiedo spindulys yra apie 150 parsekų; panašaus dydžio yra ir juodosios skylės įtakos zona, kurioje jos gravitacija dominuoja virš kitų galaktikos komponentų gravitacinio lauko. Stebėjimų duomenys leido sudaryti daug tikslesnį, nei anksčiau, žiedo struktūros modelį. Paaiškėjo, kad žiedas yra išsikreipęs – vidinė ir išorinė jo dalys sukasi skirtingomis plokštumomis. Modelis leido nustatyti ir juodosios skylės masę – ji pasirodė esanti 2,25 milijardo kartų didesnė, nei Saulės. Bet svarbus ne pats skaičius, o jo tikslumas – matavimų paklaidos siekia mažiau nei vieną procentą. Tiesa, 12% paklaidą įveda netiksliai žinomas atstumas iki galaktikos, bet net ir ją įskaitant, šis juodosios skylės masės įvertinimas yra vienas geriausių apskritai žinomų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Mažų baltųjų nykštukių sprogimai. Seniai mirusių žvaigždžių pėdsakai yra matomi jaunesnėse. Tai nėra jokia mistika – paprasčiausiai mirštančios žvaigždės į aplinką paskleidžia įvairių cheminių elementų, kurie susimaišo su tarpžvaigždine medžiaga ir patenka į naujai besiformuojančias žvaigždes. Priklausomai nuo mirštančios žvaigždės savybių – jos masės, cheminės sudėties ir taip toliau – išmetamų elementų mišinys yra skirtingas. Taigi tyrinėdami šiandienines žvaigždes galime nemažai sužinoti ir apie senąsias, kurių dabar jau seniai nebėra. Naujame tyrime tokiu būdu nustatyta, kad praeityje daug baltųjų nykštukių sprogdavo supernovomis, nepasiekusios kritinės 1,4 Saulės masių ribos. Tyrimui pasirinktos žvaigždės, esančios nykštukinėse galaktikose aplink Paukščių Taką. Daugelyje šių galaktikų žvaigždės nustojo formuotis prieš dešimt milijardų metų ar daugiau, taigi jų cheminė sudėtis atitinka sąlygas Visatos jaunystėje. Įvertinę kelių cheminių elementų – magnio, silicio, kalcio, chromo, geležies, kobalto ir nikelio – gausą žvaigždėse, tyrėjai pirmiausiai nustatė, kokia jų dalis, tikėtina, kilo iš Ia tipo supernovų sprogimų. Ia tipo supernovos yra baltųjų nykštukių termobranduoliniai sprogimai, kurie įvyksta, kai nykštukės masė viršija kritinę ribą, bet kai kuriais atvejais gali įvykti ir jai esant mažesnės masės. Palyginę stebimas gausas su teoriniais supernovų sprogimų modeliais, tyrėjai nustatė, kad nikelio yra mažiau, nei turėtų sukurti kritinę masę pasiekusių nykštukių sprogimai, bet atitinka sub-kritinių sprogimų prognozę. Kitų elementų gausa nėra išmatuota pakankamai tiksliai, kad leistų atskirti modelių prognozes. Taigi atrodo, kad ankstyvojoje Visatoje Ia tipo supernovomis sproginėjo mažesnės baltosios nykštukės, nei šiandien. šis atradimas yra labai svarbus matuojant didelius kosminius atstumus, nes tam naudojami būtent Ia tipo supernovų sprogimai, kurių visų maksimalus šviesumas glaudžiai koreliuoja su blėsimo sparta. Geriau suprasdami, kaip skyrėsi Ia tipo supernovos skirtingais Visatos evoliucijos etapais, galėsime patikslinti ir atstumų matavimus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Raudoni ir mėlyni kvazarai. Kvazarai yra labai energingi aktyvūs galaktikų branduoliai, spinduliuojantys trilijonus kartų daugiau, nei Saulė, ir šimtus kartų ryškiau, nei visas Paukščių Takas. Dauguma kvazarų regimųjų spindulių diapazone yra gana mėlyni – kitaip tariant, mėlynos ir ultravioletinės spinduliuotės jie skleidžia daugiau, nei raudonos ir infraraudonos. Bet dalis, priešingai, yra raudoni, nes jų galaktikose yra daug dulkių, kurios efektyviai sugeria trumpo bangos ilgio spinduliuotę, įkaista ir spinduliuoja infraraudonuosius spindulius. Naujame tyrime nagrinėjama, ar raudonieji kvazarai yra visų kvazarų evoliucinė stadija, ar jų regimieji skirtumai priklauso nuo žiūrėjimo kampo. Atrinkę po maždaug penkis tūkstančius mėlynų, vidutiniškų ir raudonų kvazarų, tyrėjai nustatė, kad pastarieji maždaug trigubai dažniau aptinkami radijo bangų diapazone. Taigi jie yra tikrai kita evoliucinė stadija, turint kompaktiškus radijo šaltinius centruose. Tyrėjų teigimu, raudoni kvazarai greičiausiai yra ankstyvesnė stadija, nei mėlyni, ir tampa mėlynais, kai aktyvaus branduolio spinduliuotė išstumia didelę dalį dujų ir dulkių iš centrinių galaktikos dalių bei atidengia kvazarą. Skaitmeninių galaktikų evoliucijos modelių rezultatai daugmaž sutinka su tokia interpretacija, bet jie kol kas nebuvo plačiai naudoti tiriant galimus evoliucinius kvazarų skirtumus; ateityje tą padarius, galėsime geriau suprasti, kaip branduolio aktyvumas paveikia galaktikų evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Masyvios nematomos senovinės galaktikos. Kuo tolimesnės galaktikos, tuo sunkiau jas stebėti, nebent jos būtų labai šviesios. Iki šiol dauguma žinomų galaktikų, kurių šviesa iki mūsų keliavo daugiau nei 12 milijardų metų, buvo labai sparčiai formuojančios žvaigždes arba neseniai baigusios jas formuoti ir neturinčios dulkių. Dabar naujame tyrime išnagrinėta, kiek gali būti ramesnių, bet regimųjų spindulių diapazone nematomų, galaktikų. Tokios galaktikos turi daug dulkių, kurios visiškai uždengia jų ultravioletinę spinduliuotę, mums dėl raudonojo poslinkio matomą kaip regimąją. Tyrimo metu galaktikų ieškota per jų infraraudonąją spinduliuotę, kurią mes matome kaip submilimetrinę. Atrastos 39 galaktikos, o jų erdvinis tankis yra maždaug šimtą kartų didesnis, nei anksčiau žinotų ryškiųjų labai sparčiai žvaigždes formuojančių. Taigi būtent šios, panašesnės į šiandienines, galaktikos formuoja didesnę dalį žvaigždžių ankstyvojoje Visatoje, nei labai ryškios. Tiesa, bendrai paėmus net ir šios galaktikos greičiausiai formuoja tik apie 10% visų tuo metu formuojamų žvaigždžių – likusios gimsta dar mažesnėse, kol kas neaptinkamose, galaktikose. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Ankstyvai sąveikaujanti tamsioji materija. Tamsioji materija sudaro maždaug penkis šeštadalius visos Visatos materijos. Tarpusavyje ir su kita medžiaga ji sąveikauja tik gravitaciškai, todėl tiesiog ją aptikti yra be galo sudėtinga. Bent jau taip teigia šiuo metu labiausiai priimta šaltosios tamsiosios medžiagos paradigma. Nors šis modelis paaiškina daugybę stebėjimų rezultatų, tokių kaip galaktikų išsidėstymas Visatoje, kosminės foninės spinduliuotės netolygumai, galaktikų spiečių dydžiai ir taip toliau, bet jis turi ir trūkumų. Pavyzdžiui, Visatos plėtimosi sparta, išmatuota remiantis kosminės foninės spinduliuotės netolygumais ir aplinkinių galaktikų judėjimu, gaunama skirtinga. Vienas galimų neatitikimo paaiškinimų yra kitoks tamsiosios materijos modelis. Dabar paskelbtas tyrimas, kuriame nagrinėjama viena galima alternatyva – tamsioji materija, kuri ankstyvojoje Visatoje sąveikavo su fotonais arba neutrinais. Tuo metu ir vienų, ir kitų dalelių tankis Visatoje buvo žymiai didesnis, nei dabar, todėl ir sąveikos galėjo būti reikšmingos; šiandieninėje Visatoje tos sąveikos būtų tokios retos, kad jų aptikti yra neįmanoma ir poveikio Visatos vystymuisi jos neturi. Bet per pirmąjį milijardą metų tokia šiek tiek sąveikaujanti tamsioji materija galėjo pakeisti medžiagos pasiskirstymą. Skaitmeniniai modeliai parodė, kad esminiai skirtumai pasireiškia vandenilio dujų telkiniuose: sąveikaujanti tamsioji materija juos Visatoje paskleidžia tolygiau, nei šaltoji. Kol kas taip detaliai tyrinėti šių telkinių, egzistavusių tik ankstyvoje Visatoje, neįmanoma, bet naujos kartos teleskopai galės tą padaryti. Taigi jau po keleto metų galėsime patikrinti šią hipotezę ir išsiaiškinti, ar tamsioji materija tikrai visada buvo šalta ir nedraugiška, ar kadaise reagavo į aplink lakstančius fotonus bei neutrinus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

1915 metais paskelbęs bendrąją reliatyvumo teoriją, Einšteinas ėmė skaičiuoti, ką šios teorijos lygtys sako apie Visatos evoliuciją. Gautasis rezultatas jį nustebino – Visatos erdvė turėjo arba plėstis, arba trauktis, priešingai nei teigė tuometinė nekintančios Visatos paradigma. Dėl to Einšteinas į lygtis įvedė papildomą kosmologinę konstantą, kuri turėjo išlaikyti Visatą statišką. Vėliau, kai sužinojome, jog Visata visgi plečiasi, Einšteinas šį veiksmą pavadino didžiausia savo klaida. Plačiau apie šią istoriją – savaitės filmuke iš Universe Today:

***

Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų (tik atsakymo į juos reikės palaukti, kol grįšiu iš miškų).

Laiqualasse