Žvaigždžių šviesa yra pagrindinis spinduliuotės šaltinis Visatoje. Nenuostabu, kad ji mums ir duoda daugybę žinių apie Visatos evoliuciją, ir paveikia aplinką įvairiais masteliais, nuo planetų iki tarpgalaktinės erdvės. Praėjusios savaitės naujienose rasite ir žinių apie sprogimus Saulėje, ir žalingą spinduliuotę egzoplanetų paviršiuje, ir žvaigždėdaros prieš dešimt milijardų metų tyrimus. Taip pat – pirmąjį pulsaro paviršiaus žemėlapį bei naują labai nuodingą biopėdsaką. Gero skaitymo!

***

Nesėkmingas Boeing Starliner bandymas. Penktadienį kompanija Boeing į pirmąją misiją išsiuntę kosminį laivą Starliner, kuris turėtų tapti viena iš Šatlų pamainų. Misijos tikslas buvo nepilotuojamas skrydis iki Tarptautinės kosminės stoties (TKS), gabenant atsargas jos darbuotojams. Skrydis prasidėjo sėkmingai, tačiau netrukus trumpam sugedo erdvėlaivio laikrodis, todėl varikliai buvo įjungti ne laiku ir per ilgai ir pasiekti TKS orbitos nepavyko. Visgi pačiai kapsulei nieko blogo nenutiko ir ji saugiai grįžo į Žemę sekmadienį vakare. Jei kapsulėje būtų buvę žmonių, jie irgi nebūtų nukentėję. Nepaisiant šios nesėkmės, Starliner bandymai bus tęsiami toliau, o ateinančių metų pradžioje numatomas ir skrydis su žmonėmis. Pagrindinių konkurentų SpaceX kapsulė Crew Dragon jau buvo išbandyta analogiškoje misijoje ir į TKS nuskrido sėkmingai. Pirmasis skrydis su žmonėmis taip pat planuojamas kitąmet.

***

Nauja egzoplanetų tyrimo misija. Nuo 1992 metų egzoplanetų atrasta jau daugiau nei keturi tūkstančiai ir naujų atrandama kone kasdien. Vis svarbesnės tampa ne tik jų atradimo, bet ir detalesnių tyrimų programos. Praeitą savaitę į kosmosą išskrido naujausias Europos kosmoso agentūros (ESA) kosminis teleskopas CHEOPS. Teleskopo užduotis – stebėti artimas Saulei žvaigždes, kurios turi tranzituojančių planetų, ir nustatyti daugiau planetų savybių: patikslinti sąryšį tarp planetų masių ir spindulių, identifikuoti planetas su atmosferomis, tyrinėti planetų-milžinių atmosferas ir taip toliau. Pagrindiniai CHEOPS taikiniai yra Žemės ir Neptūno dydžio planetos, tačiau tarp stebimųjų bus ir masyvesnių. Raketos skrydis buvo visiškai sėkmingas ir po keleto valandų CHEOPS, atsiskyręs nuo jos, pasiekė darbinę orbitą 710 km aukštyje virš Žemės paviršiaus. Pirmųjų rezultatų tikimasi maždaug po dviejų mėnesių; iš viso misija turėtų trukti 3,5-5 metus.

***

Naujos rūšies sprogimas Saulėje. Saulės žybsniai dažnai įvyksta dėl magnetinio persijungimo – magnetinio lauko linijų konfigūracijos pasikeitimo. Dažniausiai linijos persijungia tada, kai magnetinis laukas labai susisuka ar kitaip „susilanksto“, o šalia yra plonas šiek tiek elektrai laidžios plazmos sluoksnis. Bet dabar pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad galima ir kitokia situacija: magnetinis persijungimas, sukeltas greta vykstančio mažesnio išsiveržimo. Tai buvo palyginus nedidelis protuberantas, pakilęs nuo Saulės ir nukritęs atgal į ją. Būtent krentanti medžiaga, pataikiusi į susisukusį magnetinį lauką, sukėlė persijungimą ir Saulės žybsnį. Protuberantas buvo šaltesnis už aplinkinę vainiko medžiagą, o po persijungimo medžiaga toje vietoje tapo karštesnė, taigi matomas reiškinys nebuvo tik protuberanto judėjimas. Be to, medžiaga persijungimo vietoje įkaito labiau, nei įprastai įkaista savųjų persijungimų metu, taigi tokie pašalinio reiškinio sukelti persijungimai gali būti reikšmingesnis Saulės vainiko kaitinimo šaltinis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ar įmanoma pajudinti… Saulę? Idėja skamba visiškai fantastiškai, ir kol kas tokia ir yra, bet apsvarstyti ją tikrai galima. Tą ir daro Kurzgesagt naujausiame savo siužete:

***

Žalinga spinduliuotė egzoplanetų paviršiuje. Daugybė planetų, tarp jų ir panašių į Žemę, atrasta prie mažesnių už Saulę žvaigždžių. Šios žvaigždės yra ir blausesnės, todėl jų gyvybinė zona – regionas, kuriame esančių planetų paviršiaus temperatūra tinkama skystam vandeniui egzistuoti – yra gerokai arčiau žvaigždės. Bet mažos žvaigždės dažnai yra panašiai aktyvios, kaip ir Saulė, tad planetos jų gyvybinėse zonose patiria žymiai stipresnes žvaigždės audras, nei Žemė. Tad kyla klausimas, ar tokios žvaigždės apskritai turi gyvybinę zoną, kur temperatūra būtų pakankamai aukšta, o energingų dalelių audros – ne per stiprios, ir gyvybė galėtų egzistuoti. Naujame tyrime nagrinėjama, kokią radiacijos dozę gautų mažų žvaigždžių planetų paviršiuje esantys stebėtojai. Kaip jau seniau žinoma, nustatyta, kad stora atmosfera ir magnetosfera gali apsaugoti planetos paviršių nuo žalingos spinduliuotės ir dalelių. Dešimt kartų storesnė atmosfera paviršių pasiekiančią žalingos spinduliuotės dozę sumažina tūkstantį kartų, o dešimt kartų stipresnė magnetosfera – apie 30 kartų. Esminis naujas rezultatas – poveikis planetai labai priklauso nuo žvaigždės žybsnio metu išmestų dalelių ar spinduliuotės spektro, o ne tik nuo suminės energijos. Kuo didesnė pavienių dalelių ar fotonų energija, tuo lengviau jie prasiveržia pro planetos magnetosferą ir atmosferą. Taigi daug energingų dalelių išmetantis žvaigždės žybsnis gali sukelti daug didesnį pavojų planetos gyvybei, nei tokios pat energijos, bet iš lėtesnių dalelių sudarytas žybsnis. Bet kuriuo atveju, spinduliuotės lygis planetose prie mažų žvaigždžių greičiausiai yra daug didesnis, nei Žemėje. Taigi jei tokiose planetose ir atsiranda gyvybė, tai ją dažnai – kartą per tūkstantį metų – gali sunaikinti milžiniški žvaigždės žybsniai, po kurių išgyvena nebent ypatingai spinduliuotei atsparūs organizmai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Fosfino dujos – gyvybės požymis. Gyvybės paieškos egzoplanetose kol kas apsiriboja biopėdsakų paieška jų atmosferose. Biopėdsakai – tai įvairios dujos, kuriamos gyvybinių procesų. Tinkamiausi biopėdsakai yra tokie, kurių nesukuria negyvybiniai procesai. Vienas toks pavyzdys yra deguonis, nes jei ne gyvybė, deguonies Žemės atmosferoje nebūtų. Dabar nustatyta dar viena molekulė, puikiai tinkanti kaip biopėdsakas: fosfinas. Iš fosforo ir trijų vandenilio atomų sudaryta molekulė yra ypatingai nuodinga visai žemiškai gyvybei, kuri naudoja deguonį, tačiau ją gamina nedeguoninėje aplinkoje tarpstančios bakterijos. Per keletą metų trukusius tyrimus mokslininkai nerado jokių negyvybinių procesų, galinčių vykti uolinėse planetose, kurie sukurtų fosfino molekules. Be to, fosfiną palyginus nesunku aptikti planetos atmosferoje – tam tereikia, kad jo tankis būtų panašus, kaip metano tankis Žemės atmosferoje. Tokį tankį galėtų sukurti procesai, vidutiniškai planetos paviršiuje per sekundę viename kvadratiniame centimetre išmetantys nuo 10 milijardų iki šimto trilijonų fosfino molekulių. Skaičiai gali atrodyti dideli, tačiau jie visai atitinka metano gamybos Žemėje spartą (apie 100 milijardų molekulių per sekundę kvadratiniame centimetre) ir nesiekia didžiausių lokalių fosfino šaltinių Žemėje sukuriamų srautų (šimtas trilijonų molekulių per sekundę kvadratiniame centimetre). Įdomu, kad fosfino prieš pusšimtį metų aptikta Jupiterio ir Saturno atmosferose – ten jį greičiausiai kuria stiprios audros. Bet uolinėse planetose tokių energingų audrų nėra, tad jose aptikę fosfino galėtume tai laikyti labai rimtu gyvybės egzistavimo įrodymu. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Savaitės paveiksliukas – tiesiog gražus ūkas. Arklio galvos ūką sudaro tankios dujos, nepraleidžiančios toliau esančių žvaigždžių ir dujų šviesos, todėl ūkas atrodo tamsus. Ūke formuojasi naujos žvaigždės, kurios po truputį jį ardo.

***

Pulsaro paviršiaus žemėlapis. Pulsarai yra labai greitai besisukančios neutroninės žvaigždės. Stiprus jų magnetinis laukas lemia, kad spinduliuotę jie skleidžia daugiausia išilgai magnetinės ašies, kuri nesutampa su sukimosi ašimi. Taigi pulsarui sukantis, spinduliuotė – daugiausiai radijo ir rentgeno – brėžia kūgį danguje, o iš šalies objektas atrodo tarsi žybsintis švyturys. Įprastai laikoma, kad magnetinio lauko struktūra pulsare yra paprasta, panaši į Žemės. Bet naujo tyrimo metu nustatyta, kad magnetinis laukas yra sudėtingesnis. Naudodami prie Tarptautinės kosminės stoties pritaisytą instrumentą NICER, astronomai labai detaliai stebėjo vieną pulsarą ir jo rentgeno spinduliuotės kitimą sukantis. Gautų rezultatų paaiškinimui dvi nepriklausomos komandos sukūrė skaitmeninius pulsaro paviršiaus modelius ir apskaičiavo, kaip pulsaro spinduliuotė sklistų mūsų link. Abi komandos gavo labai panašų rezultatą: pulsaro pietų pusrutulyje egzistuoja bent du, o gal trys karšti regionai, iš kurių rentgeno spindulių sklinda daugiau, nei iš aplinkos. Taip pat abi komandos gavo beveik tokią pačią pulsaro masę – 1,3-1,4 karto didesnę, nei Saulės – ir skersmenį – 25,4-26 km. Rezultatų panašumas suteikia daugiau pagrindo manyti, kad jie yra teisingi. Karšti regionai atsiranda, nes magnetinio lauko linijos tose vietose kerta pulsaro paviršių ir ištempia dalį medžiagos su savimi, apnuogindamos gilesnius žvaigždės sluoksnius. Tyrimo rezultatai publikuojami net septyniuose straipsniuose specialiame Astrophysical Journal numeryje.

***

Galaktikos centro žvaigždėdaros istorija. Paukščių Take žvaigždės formavosi, grubiai tariant, dviem etapais. Pirmiausia, prieš aštuonis ir daugiau milijardų metų, susiformavo viena populiacija, tada sekė poros milijardų metų ramybė, o vėliau žvaigždėdara vėl paspartėjo. Dabar šiek tiek panaši žvaigždėdaros istorija aptikta ir centrinėje Galaktikos dalyje, poros šimtų parsekų spindulio regione aplink supermasyvią juodąją skylę. Šiame regione yra apie milijardą žvaigždžių, kurios išsidėsčiusios daugmaž diske. Ištyrę maždaug 700 tūkstančių žvaigždžių spalvas ir ryškius, astronomai nustatė, kad apie 80% jų susiformavo prieš aštuonis milijardus metų ar daugiau. Vėliau žvaigždėdara sulėtėjo ir išliko daug lėtesnė apie septynis milijardus metų. Prieš milijardą metų įvyko apie 100 milijonų metų trukęs žvaigždėdaros žybsnis, suformavęs apie penkis procentus, t. y. 50 milijonų, žvaigždžių. Šis įvykis galėjo būti energingiausias žvaigždėdaros, skaičiuojant ploto vienetui, suaktyvėjimas Galaktikos istorijoje. Vėliau žvaigždėdara vėl nurimo, per paskutinius pusę milijardo metų susiformavo dar apie penkis procentus visų žvaigždžių. Prieš 30 milijonų metų įvyko dar vienas žvaigždėdaros sustiprėjimas, bet ne toks ryškus, kail prieš milijardą metų. Šie duomenys apverčia nusistovėjusią nuomonę, kad Galaktikos centre per visą jos istoriją žvaigždės formavosi beveik tolygiai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Planetiški objektai kitoje galaktikoje. Egzoplanetos kol kas aptinkamos tik Paukščių Take. Bet jų, žinoma, yra ir kitose galaktikose, tiesiog tarpgalaktiniais atstumais jas aptikti per sudėtinga. Dar pernai buvo paskelbta apie daugybės planetų atradimą viename galaktikų spiečiuje, remiantis gravitacinio lęšiavimo signalais. Dabar atradimas padarytas dar dviejuose galaktikų spiečiuose. Gravitacinis lęšiavimas yra fotonų trajektorijų iškreipimas, jiems judant netoli masyvaus objekto. Galaktika ar jų spiečius gali taip iškreipti toliau esančios galaktikos šviesą, kad matomi net keli jos atvaizdai. Pavienės žvaigždės ir panašūs objektai, judantys lęšiuojančioje galaktikoje, pakeičia iškreiptą vaizdą. Stebėdami šiuos pokyčius, galime sužinoti šį tą apie tuos mažus objektus. Būtent tokią analizę atlikę mokslininkai nustatė, kad dviejuose lęšiuojančiuose spiečiuose planetinės masės objektai sudaro nuo 0,01% iki 0,03% masės. Tyrėjai nevadina šių objektų „planetomis“, nors jų masė siekia nuo maždaug Mėnulio iki Jupiterio masės, nes tai gali būti ir pirmykštės juodosios skylės. Tokie objektai galėjo susiformuoti pačioje Visatos pradžioje, tačiau kol kas tėra hipotetiniai. Šis atradimas gana stipriai apriboja maksimalią pirmykščių juodųjų skylių masę. Paukščių Take jų yra ne daugiau nei 10% Galaktikos masės, o čia gauname net tūkstantį kartų mažesnę viršutinę ribą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždėdaros evoliucija. Sparčiausiai žvaigždės Visatos formavosi prieš 8-11 milijardų metų. Stebėdami tolimas galaktikas, galime tyrinėti ir šį laikotarpį, taip sužinoti daug apie Visatos evoliuciją. Bet tam reikia labai tolimose, taigi ir blausiose, galaktikose atskirti naujai besiformuojančių žvaigždžių šviesą. Iki šiol įžiūrėti blausias galaktikas pavykdavo regimųjų ir infraraudonųjų spindulių ruože, bet jaunos žvaigždės dažnai slypi tankių dulkių apvalkaluose, pro kuriuos jų spinduliuotė neprasiskverbia. Alternatyva būtų stebėti galaktikas radijo bangų diapazone, tačiau ligšioliniai radijo teleskopai taip toli įžvelgdavo tik labai sparčiai žvaigždes formuojančias galaktikas. Dabar paskelbti naujų stebėjimų duomenys, kuriuose aptiktos ir į Paukščių Taką panašios galaktikos, egzistavusios prieš 10 milijardų metų. Duomenys surinkti radijo teleskopų masyvu MeerKAT, esančiu Pietų Afrikos Respublikoje. Stebėjimams pasirinktas dangaus regionas arti pietinio ašigalio, maždaug penkis kartus didesnis už Mėnulio pilnatį, kuriame nėra jokių ryškių radijo šaltinių. Per maždaug metus trukusią stebėjimų programą šis regionas iš viso stebėtas daugiau nei 150 valandų. Gautoje nuotraukoje matyti ir anksčiau žinomos sparčiai žvaigždes formuojančios galaktikos, ir daug blyškesnės, kurių žvaigždėdaros sparta panaši į Paukščių Tako. Radijo spinduliuotė sklinda daugiausiai iš jaunų žvaigždžių, kurių amžius nesiekia 30 milijonų metų, taigi šie stebėjimai leidžia gerai sekti, kaip formuojasi naujos žvaigždės. Skaičiuojama, kad aptiktos galaktikos atsakingos už bent 93% visų jaunų žvaigždžių, besiformuojančių stebėtame dangaus plote. Bendra radijo spinduliuotė yra šiek tiek intensyvesnė, nei tikėtasi sprendžiant iš regimųjų, infraraudonųjų bei ultravioletinių spindulių duomenų, taigi gali būti, kad žvaigždėdara „kosminio vidurdienio“ metu iš tiesų buvo spartesnė, nei manyta iki šiol. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Seniausi anglies požymiai Visatoje. Per Didįjį sprogimą susiformavo pirmieji cheminiai elementai – vandenilis, helis, šiek tiek ličio ir berilio. Visi sunkesnieji atsirado vėliau, daugiausiai žvaigždėse ar šalia jų. Laikui bėgant, šie elementai sumišo su pirmykštėmis dujomis ir pasklido Visatoje, bet kada šis procesas prasidėjo ir kaip vyko, kol kas nežinia. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad praėjus vos 750 milijonų metų po Didžiojo sprogimo anglis jau buvo pasklidusi aplink galaktikas. Tyrime stebėjimams pasirinktos labai tolimos sparčiai žvaigždes formuojančios galaktikos. Jas matome tokias, kokios jos buvo 0,75-1,1 milijardo metų po Didžiojo sprogimo. Ir aplink jas visas aptikti dešimties kiloparsekų spindulio jonizuotos anglies kokonai, dydžiu prilygstantys jonizuoto vandenilio halams, supantiems šias ir panašias tolimas galaktikas. Ir anglies, ir vandenilio halai yra daug didesni, nei žvaigždžių apimama kiekvienos galaktikos dalis. Tai reiškia, kad net per tokį trumpą laiką anglis ne tik spėjo susiformuoti, bet ir pasklido dideliu atstumu nuo susiformavimo vietų. Šis atradimas yra vienas iš vis gausėjančių įrodymų, jog dujų praturtinimas už helį sunkesniais cheminiais elementais Visatos jaunystėje vyko labai sparčiai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse