Prasidėję metai, kaip ir kiekvieni, kupini įvairių prognozių – apie jas, susijusias su kosmosu, truputį siūlau paskaityti ir Kąsnelyje. Taip pat čia rasite seniausią galaktikų grupę, astronautų kraujotakos problemas, Mėnulio magnetizmą, klajojančias juodąsias skyles ir dar šio to. Gero skaitymo!

***

2020-ieji kosmose. Prasidėję metai žada ne vieną įdomų kosminį įvykį. Daugybės jų, žinoma, negalime prognozuoti, bet ir tarp numatomų yra ne viena įdomybė. Universe Today siūlo susipažinti su kosminių skrydžių ir astronominių reiškinių prognozėmis.

Tarp kosminių skrydžių verta išskirti tris esmines kryptis. Pirmoji – skrydžiai į Marsą. Liepos-rugpjūčio mėnesiais atsivers eilinis „langas“ skrydžiams į Raudonąją planetą, pasikartojantis kas 26 mėnesius. Kas tiek laiko Žemė ir Marsas būna tokioje padėtyje vienas kito atžvilgiu, kad skrydis tarp jų reikalauja mažiausiai energijos sąnaudų, taigi visos misijos skrenda būtent per šiuos laikotarpius. Šiemet į Marsą iškeliaus NASA misija Mars 2020, Europos kosmoso agentūros marsaeigis Rosalind Franklin, Kinijos orbitinis ir zondas ir galbūt nusileidžiantis modulis, bei netgi Jungtinių Arabų Emiratų orbitinis zondas. Antroji svarbi kosminių misijų grupė – žmonių skrydžiai ir pasiruošimai jiems. Šiemet turėtume sulaukti pirmųjų SpaceX Crew Dragon ir Boeing Starliner skrydžių su įgula – tai bus pirmieji žmonių skrydžiai į kosmosą iš JAV teritorijos nuo 2011 metų. Taip pat NASA ketina metų pabaigoje išbandyti naująją raketą Space Launch System kartu su įgulos moduliu Orion, nusiųsdami juos į šešių dienų skrydį orbita aplink Mėnulį. Tiesa, Orion dar bus be įgulos; pirmieji šios kapsulės skrydžiai su žmonėmis planuojami 2022 arba 2023 metais, ruošiantis žmonių grįžimui į Mėnulį 2024-aisiais. Kiti svarbūs skrydžiai yra SpaceX ir OneWeb kompanijų planuojami daugybės palydovinio interneto palydovų paleidimai. SpaceX pirmuosius Starlink projekto palydovus paleido pernai, o iki šių metų pabaigos jų turėtų skraidyti daugiau nei 700. OneWeb per šiuos metus planuoja paleisti 600 palydovų. Abi kompanijos šiemet pradės tiekti palydovinio interneto paslaugas.

Tarp numatomų astronominių reiškinių – įvairūs užtemimai, patogūs laikai stebėti planetas ir meteorų lietūs. Deja, Saulės užtemimų Lietuvoje nematysime, o Mėnulio užtemimai bus tik daliniai. Iš planetų stebėjimų įdomiausias turbūt Marsas, kuris spalio viduryje pasieks opoziciją – priešingą nei Saulė padėtį dangaus skliaute. Tai yra geriausias laikas stebėti planetą, per nedidelį teleskopą turėtų gerai matytis pagrindinės paviršiaus savybės. Įdomiausi mums yra meteorų lietūs, iš kurių gražiausi šiemet turėtų būti gruodžio Geminidai. Jie įvyks per Mėnulio jaunatį, o maksimumo metu kas minutę galime tikėtis dviejų meteorų.

***

SpaceX Starlink palydovų blizgesys. Pernai paleisti pirmieji 60 SpaceX kosminio interneto Starlink palydovų sukėlė nemenką nerimą astronomams. Saulės šviesos atspindžiai nuo palydovų korpusų padarė juos ryškiai matomus netgi plika akimi, ką jau kalbėti apie teleskopus. Kiek vėliau palydovai pakilo į aukštesnę orbitą maždaug 550 km virš planetos paviršiaus, bet net ir tada jie išliko įžiūrimi. Kol kas palydovų yra tik 120, bet kai jų skaičius išaugs iki planuojamų 12 tūkstančių, taip pat prisidėjus kitų kompanijų planuojamiems panašiems tinklams, nakties dangus gali pasikeisti neatpažįstamai. Nuolat zujantys palydovai, kurių bus kelis kartus daugiau, nei plika akimi matomų žvaigždžių, labai apsunkins ir mėgėjiškus, ir profesionalius astronominius stebėjimus. Nuo praėjusių metų vidurio SpaceX kartu su Amerikos astronomų sąjungos (AAS) atstovais ieško sprendimo šiai problemai, o praeitą savaitę pirmas bandymas turėjo pakilti į kosmosą; tiesa, skrydis atidėtas iki šio antradienio. Naujausiame SpaceX Starlink palydovų spiečiuje vienas iš 60 palydovų padengtas specialiu, labai mažai šviesos atspindinčiu, dangalu. Tai turėtų jį padaryti gerokai blausesnį, taigi sumažėtų ir trukdžiai astronominiams stebėjimams. Kol kas nežinia, ar dangalas nepakenks paties palydovo darbui, bet SpaceX atstovai tikisi, kad taip nebus. Taip pat jie teigia, kad šios problemos, prieš paleisdami pirmuosius palydovus, nesitikėjo, bet yra pasiryžę ją išspręsti. Belieka tikėtis, kad taip ir bus, ir nakties dangumi grožėtis bei kosmosą tyrinėti galėsime ir tada, kai visą pasaulį juos ne vienas palydovinio interneto tinklas.

***

Astronauto kraujo krešulys. Prie daugybės sveikatos problemų, gresiančių žmonėms kosmose, galima pridėti dar vieną – venų trombozę. Ši problema aptikta vienam astronautui iš 11, kurie pernai dalyvavo kraujotakos sistemos tyrime. Tyrimo metu buvo nagrinėjama, kaip veikia astronautų jungo venos, grąžinančios kraują iš galvos į širdį. Kosmose, mikrogravitacijos sąlygomis, žmogus gauna neįprastai daug kraujo į galvą, taigi svarbu suprasti, kaip su šiuo pokyčiu tvarkosi kraujagyslės. Astronautų venos buvo tiriamos ultragarsu reguliariais intervalais, jiems dirbant Tarptautinėje kosminėje stotyje. Vieno astronauto kraujagyslėje, praėjus maždaug dviem mėnesiams iš šešių, kuriuos įprastai trunka misija, aptiktas krešulys. Anksčiau NASA nebuvo susidūrusi su tokia situacija, taigi jiems netgi teko pasitelkti pašalinį kraujo krešėjimo ekspertą, kad parinktų geriausią gydymo metodiką. Be to, stotyje nėra kraujo krešėjimą stabdančių medikamentų, taigi gydymo kursą teko improvizuoti. Gydymas truko 90 dienų: 40 dienų leidžiami krešėjimą stabdantys vaistai, vėliau pereita prie geriamų tablečių. Po 47 dienų krešulys sumažėjo tiek, kad kraujas galėjo pratekėti pro tą venos segmentą, bet laisvas kraujo tekėjimas neatsistatė net ir po viso gydymo kurso. Laimei, astronautui nepasireiškė jokie simptomai – gali būti, kad jei ne tyrimas, niekas šio krešulio apskritai nebūtų aptikęs. Iš kitos pusės, tai gali reikšti, kad krešuliai pasitaiko ir dažniau, tiesiog iki šiol nebuvo pastebėti. Ateityje nutikus panašioms problemoms, gydymą parinkti turėtų būti daug paprasčiau. Situacija aprašyta straipsnyje, kuris publikuojamas New England Journal of Medicine.

***

Mėnulio magnetinio lauko istorija. Šiandien mūsų palydovas neturi globalaus magnetinio lauko, bet praeityje turėjo. Praeities magnetinio lauko stiprumą galima nustatyti tyrinėjant uolienas: stingstančioje uolienoje magnetiški atomai ar junginiai išsidėsto išilgai magnetinio lauko linijoms, o kuo stipresnis magnetinis laukas, tuo tvarkingesnis išsidėstymas. Seniausi ištirti Mėnulio akmenys sustingo veikiami dvigubai stipresnio magnetinio lauko, nei šiandieninis Žemės. Vėlesni, 2,5 milijardo metų amžiaus, akmenys buvo veikiami dešimt kartų silpnesnio, bet vis dar pastebimo, magnetinio lauko. O naujame tyrime nustatyta, kad prieš milijardą metų magnetinio lauko Mėnulyje jau nebuvo. Aptikti uolienas, sustingusias tokiu metu, labai sudėtinga, nes Mėnulio vulkanizmas tada buvo jau seniai pasibaigęs. Visgi tarp Apollo astronautų pargabentų uolienų pavyzdžių atrasti du akmenys, sustingę po meteoroidų smūgių per paskutinį milijardą metų. Jie, pasirodo, stingo praktiškai neegzistuojančio magnetinio lauko sąlygomis – maksimalus įmanomas magnetinis laukas buvo 500 kartų silpnesnis, nei Žemės. Taigi prieš milijardą metų Mėnulis magnetinio lauko jau nebeturėjo. Tokią magnetinio lauko evoliuciją – stiprų pradžioje, vėliau ilgalaikį silpnesnį, o galiausiai visai išnykstantį – geriausiai paaiškina modelis, pagal kurį Mėnulio magnetinį lauką, kaip ir Žemės, kuria dinamas – turbulentiškas laidžios medžiagos judėjimas branduolyje. Mėnulio jaunystėje jis precesavo dėl sąveikos su Žeme, todėl dinamas nuolatos gaudavo daug energijos ir magnetinis laukas buvo stiprus; vėliau, kai Mėnulis buvo potvyniškai prirakintas prie Žemės, dinamas susilpnėjo, bet jį dar kelis milijardus metų palaikė energija, išskiriama stingstant centrinei branduolio daliai. Dar vėliau dinamas sustojo visiškai. Žemės magnetinį lauką šiuo metu greičiausiai palaiko stingstančio branduolio išskiriama energija, bet tolimoje ateityje branduolys sustings visiškai ir magnetinio lauko nebeliks. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Veneros vulkaninis aktyvumas. Veneros paviršiuje, kiek jį pavyko ištyrinėti radaro instrumentais, matyti daug sustingusių lavos tėkmių. Kai kurios iš jų yra gana senos, o kitos atrodo jaunos, mažai pakitusios dėl sąveikos su atmosfera. Pagrindinis atmosferos poveikis yra oksidacija, net ir Veneroje, kurios atmosferoje laisvo deguonies praktiškai nėra. Oksidacijos metu vulkaninis olivinas pasidengia geležies oksido – hematito – sluoksniu. Po kurio laiko olivino visiškai nebesimato, taigi pasikeičia darinio atspindžio ir spinduliuotės spektras. Naujame tyrime išnagrinėta, kaip sparčiai šie procesai turėtų vykti Veneros sąlygomis. Laboratorijoje sukūrę Veneros atmosferą atitinkantį dujų mišinį, mokslininkai juo paveikė olivino bandinį ir nustatė, kad oksidacija vyksta labai sparčiai, o lavos tėkmė visiškai pasislėptų po hematito sluoksniu vos per keletą metų. Veneros paviršiuje aptikta ne viena tėkmė, kurios atspindžio spektre matyti olivino požymiai. Taigi galima daryti išvadą, kad šios tėkmės yra vos keleto metų amžiaus, kitaip tariant, Venera šiuo metu yra vulkaniškai aktyvi. Iki šiol vulkaninis aktyvumas buvo aptiktas tik dviejose vietose Saulės sistemoje: Žemėje ir Jupiterio palydove Ijo. Jei paaiškėtų, kad Veneroje tikrai esama aktyvių ugnikalnių, ji taptų dar įdomesniu tyrimų taikiniu, nes nagrinėdami dvi vulkaniškai aktyvias planetas galėtume daug geriau suprasti, kas lemia šio proceso eigą bei savybes. Be to, ugnikalnių išsiveržimai į paviršių iškelia medžiagą iš planetos gelmių, taigi juos stebėdami galėtume tyrinėti ir Veneros gelmes. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Saturno palydovas Titanas ilgą laiką slėpėsi nuo mūsų po oranžine atmosfera, bet Cassini misija ir Huygens paviršiaus zondas atskleidė labai įdomų paveikslą. Visgi klausimų lieka daugybė – apie dešimt įdomiausių pasakoja John Michael Godier:

***

Neutroninės žvaigždės žybsnio evoliucija. Neutroninės žvaigždės, esančios dvinarėse sistemose, gali prisitraukti kompanionės medžiagą, po truputį augti ir kartais nušvisti rentgeno spindulių žybsniais. Pritraukta medžiaga susisuka į diską aplink neutroninę žvaigždę, lėtai krenta į ją ir gali pradėti termobranduolines reakcijas jos paviršiuje. Naujame tyrime išnagrinėta, kaip rentgeno žybsnis paveikia diską. Skaitmeniniais modeliai sekant energingos spinduliuotės sąveiką su disku, nustatyti trys svarbūs efektai. Spinduliuotė sukelia silpnas tėkmes, nunešančias dalį disko medžiagos. Taip pat spinduliuotės slėgis paskatina kai kurias dujų daleles įkristi į neutroninę žvaigždę – šis netikėtai skambantis reiškinys vadinamas Poyntingo-Robertsono efektu. Galiausiai, diskas įkaista ir pastorėja. Dėl šių efektų vidinis disko pakraštys nutolsta nuo neutroninės žvaigždės, medžiagos kritimas į ją sulėtėja, žybsnis baigiasi ir sistema gali grįžti į pradinę padėti. Kiekvienas reiškinys atsispindi ir kintančiame sistemos spektre, taigi detalesni stebėjimai padės geriau suprasti žybsnių eigą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Klajojančios juodosios skylės. Dar prieš keletą metų daugelis astronomų galvojo, kad nykštukinės galaktikos neturi centrinių supermasyvių juodųjų skylių, bet dabar situacija pasikeitė reikšmingai. Kuo toliau, tuo mažesnėse galaktikose atrandami šie objektai, dažnai jas supa nemažas kiekis ryškiai spinduliuojančių dujų. Naujame tyrime pristatoma 111 nykštukinių galaktikų analizė, tarp kurių net trylikoje atrastos medžiagą ryjančios juodosios skylės. Galaktikos parinktos pagal du kriterijus: mažą žvaigždžių masę, nesiekiančią trijų milijardų Saulės masių (maždaug tiek žvaigždžių yra Didžiajame Magelano debesyje), bei egzistuojantį radijo spinduliuotės signalą. Detaliau ištyrus radijo signalų kilmę, paaiškėjo, kad net 39 galaktikos turi kompaktiškus radijo spinduliuotės šaltinius. 13 iš jų beveik neabejotinai yra aktyviai dujas ryjančios juodosios skylės. Tai yra kiek netikėtas rezultatas, nes anksčiau tik viena iš šių galaktikų buvo identifikuota kaip aktyvi pagal regimųjų spindulių spektrą. Taigi kiti aktyvūs branduoliai regimųjų spindulių neskleidžia tiek daug, o radijo bangos gali būti geresnis metodas jiems aptikti. Įdomu, kad dauguma aktyvių branduolių nėra galaktikų centruose, priešingai nei didelėse galaktikose. Toks rezultatas prieš keletą metų prognozuotas skaitmeniniais modeliais: nykštukinių galaktikų gravitacinis potencialas silpnesnis, nei didelių, todėl juodosios skylės gali nutolti toliau nuo galaktikos centro. Šis atradimas reiškia, kad ateityje ieškant masyvių juodųjų skylių nykštukinėse galaktikose negalima apsiriboti vien centrine galaktikų dalimi. Tyrimo rezultatai arXiv https://arxiv.org/abs/1909.04670.

***

Iliustracijoje matote gana tolimos galaktikos ir jos apylinkių nuotrauką. Radijo bangų diapazone matyti galaktiką supantis neutralaus vandenilio žiedas, kurio skersmuo siekia apie 120 kiloparsekų. Tai yra daugiau, nei Paukščių Tako disko skersmuo, o kas sukuria tokius žiedus – nežinia. Apskritai jų žinoma vos pora. Kai kurios galaktikos turi panašius žiedus, sukurtus susijungimo su kita galaktika metu, bet tuose žieduose randama ir žvaigždžių, o šiame jų nėra.

***

Blazaro spinduliuotės kintamumas. Blazarai yra aktyvių galaktikų branduolių atmaina. Jų išmetamos energingos čiurkšlės nukreiptos tiesiai į mus, todėl juos stebėdami matome labai stiprią didelės energijos spinduliuotę. Spektre matomi du spinduliuotės pikai: vienas kažkur tarp radijo ir rentgeno ruožų, kitas – didelės energijos gama spindulių ruože. Pirmąjį piką sukuria energingi elektronai, besisukantys magnetiniame lauke, o kas sukelia antrąjį, nėra iki galo aišku. Be to, blazarų spinduliuotė nuolatos kinta, tačiau kol kas neaišku, kas sukelia šiuos pokyčius. Skirtingi blazarų spinduliuotės modeliai duoda skirtingas prognozes apie kintamumą, taigi juos galima patikrinti atliekant ilgalaikius stebėjimus. Naujame tyrime pristatomi blazaro CTA 102 stebėjimai, vykdyti 2013-2017 metais visuose elektromagnetinio spektro ruožuose nuo radijo iki didelės energijos gama spindulių. Per šį laikotarpį spinduliuotė kito nuolatos. Didžiąją dalį laiko pokyčiai neviršijo 30 kartų tarp ryškiausios ir blausiausios spinduliuotės. Tačiau 2016 gruodį kuriam laikui blazaras paryškėjo, o vieną dieną sužibo net 250 kartų ryškiau, nei vidutiniškai. Pridėjus šiuos duomenis, aprėpiamas daugiau nei 1000 kartų šviesio kintamumas. Ir per visą šį intervalą regimųjų bei gama spindulių šviesio santykis išlieka beveik vienodas. Taigi galima pagrįstai teigti, kad ir žemesnės, ir didesnės energijos spinduliuotės piką kuria toje pačioje vietoje vykstantys procesai. Būtent tokia yra vadinamo geometrinio blazarų modelio esmė: pagal jį, gama spinduliuotė kyla, kai energingi elektronai sąveikauja su mažos energijos fotonais, o kintamumas atsiranda dėl kintančios sistemos geometrijos – čiurkšlės krypties pokyčių. Kiti modeliai teigia, jog gama spinduliuotę kuria kitokie procesai, kurie turėtų kisti nepriklausomai nuo mažesnės energijos spinduliuotės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsiosios energijos nėra? 1998 metais padarytas sensacingas atradimas – mūsų Visata plečiasi greitėdama. Kol kas neturime paaiškinimo šiam reiškiniui, bet įprastai teigiama, kad erdvę į šalis stumia mįslinga tamsioji energija, kurios tankis nekinta, erdvei didėjant. Bet ar gali būti, kad greitėjantis plėtimasis iš tiesų yra tik klaidinga išvada, gauta neįvertinus svarbių sistematinių stebėjimų paklaidų? Grupė mokslininkų naujame tyrime teigia, kad greičiausiai taip ir yra. Greitėjantis plėtimasis atrastas matuojant atstumus iki tolimų galaktikų ir jų judėjimo greičius bei lyginant šiuos rezultatus su Visatos evoliucijos modeliais. Galaktikų atstumai matuojami remiantis Ia tipo supernovomis – šie žvaigždžių sprogimai pasiekia labai panašų maksimalų šviesį. Bent jau taip manyta iki šiol. Naujojo tyrimo autoriai ištyrė kelias dešimtis netolimų galaktikų, kuriose aptiktos Ia tipo supernovos, ir nustatė, kad maksimalus supernovų šviesis reikšmingai koreliuoja su galaktikos žvaigždžių vidutiniu amžiumi. Kuo galaktikos žvaigždės senesnės, tuo ryškesnės joje sprogstančios supernovos. Tokio sąryšio kilmė neaiški, bet į jį atsižvelgti svarbu, nes kuo tolimesnės galaktikos, tuo vidutiniškai jaunesnės žvaigždės jose. Pakoregavę žinomų Ia tipo supernovų tolimose galaktikose šviesį pagal šį sąryšį, mokslininkai nustatė, kad vien jis paaiškina praktiškai visus supernovų šviesių skirtumus, kurie anksčiau buvo priskirti greitėjančiam Visatos plėtimuisi. Šio vieno tyrimo dar nepakanka teigti, kad greitėjantis Visatos plėtimasis yra tikrai klaidinga duomenų interpretacija, nes išmatuotų supernovų šviesių sklaida aplink nustatytąjį sąryšį yra gana didelė. Visgi išnagrinėti šią priklausomybę detaliau yra būtina. Maža to, šis atradimas prisideda prie keleto kitų, kuriais per pastaruosius metus buvo pateiktos abejonės dabartiniu standartiniu kosmologiniu modeliu: ir kosminės foninės spinduliuotės, ir galaktikų išsidėstymo Visatoje naujausių duomenų šis modelis negali paaiškinti taip gerai, kaip tikėtasi, taigi tam tikrų papildymų ar korekcijų jam turbūt reikės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pirmasis jonizuotos medžiagos burbulas. Praėjus 380 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo, Visatos medžiaga atvėso tiek, kad protonai susijungė su elektronais ir vandenilis tapo neutralus. Praėjus mažiau nei milijardui metų, žvaigždžių ir aktyvių galaktikų branduolių spinduliuotė vėl jonizavo dujas didžiojoje dalyje Visatos tūrio. Bet kol kas dar nežinome daugybės detalių apie šį rejonizacijos procesą. Teoriniai modeliai teigia, kad rejonizacija vyko netolygiai: pirmosios galaktikos aplink save suformavo jonizuotos medžiagos burbulus, kurie laikui bėgant susijungė. Dabar paskelbta apie pirmo tokio burbulo atradimą. Burbulas, tiksliau keli persidengę gretimų galaktikų burbulai, matomas toks, koks buvo Visatai esant vos 680 milijonų metų amžiaus. Tai kartu yra ir tolimiausia aptikta galaktikų grupė, susidedanti iš trijų artimų objektų. Galaktikos viena nuo kitos nutolusios mažiau, nei Andromeda nuo Paukščių Tako, o jas gaubiantis burbulas yra didesnis. Įdomu, kad dvi iš trijų galaktikų yra palyginus blausios, viena netgi yra pati blausiausia taip toli aptikta galaktika, tačiau jos visos skleidžia daug jonizuojančios spinduliuotės. Tai reiškia, kad jonizacijai nemažai įtakos turėjo ir blausios, o ne tik ryškiausios, pirmosios galaktikos. Daugiau panašių atradimų leis geriau suprasti, kaip progresavo rejonizacija ir kokie spinduliuotės šaltiniai buvo pagrinde už ją atsakingi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse