Kai Saulė taps raudonąja milžine, Merkurijus ir Venera išgaruos, greičiausiai panašiai nutiks ir Žemei. O kaip gyvens asteroidai? Naujausi skaičiavimai rodo, kad jie turbūt subyrės į dulkes. Bet kol kas dalis asteroidų yra pavojingi – dabar juos aptikti darosi paprasčiau, nes pasinaudojant neuroniniu tinklu pavojingų asteroidų atpažinimas tapo patikimesnis. Į asteroidą panašus, nors tokiu ir nevadinamas Kuiperio žiedo objektas Arrokoth, aplankytas New Horizons zondo, po truputį atskleidžia savo paslaptis. Kitose naujienose – Saulės tyrimų misijos, kosminiai spinduliai Titane, reguliarus greitasis radijo žybsnis ir dar šis tas. Gero skaitymo!

***

Naujos ESA misijos. Kosminės misijos dažnai planuojamos dešimtmečius į priekį, taigi bet kuriuo metu kiekviena didžioji kosmoso agentūra turi misijų, kurios netrukus išskris, skrydžiams ruošiamų misijų ir dar tik planuojamų. Štai trečiadienį iš Tarptautinės kosminės stoties paleistas Europos kosmoso agentūros (ESA) palydovas-kubiukas Qarman CubeSat; šis palydovas per maždaug šešis mėnesiu nukris į Žemės atmosferą ir joje sudegs – būtent tai yra jo pagrindinė užduotis. Gali skambėti keistai, bet mokslininkai dar labai daug ko nežino apie erdvėlaivių sąveiką su atmosfera. Qarman CubeSat priekinė dalis pagaminta iš kamščio – ne visai tokio, kokiu užkemšami buteliai, bet panašios medžiagos, kuri naudojama erdvėlaivių šiluminei apsaugai. Pasiekus atmosferą, kamštis ims kaisti, plėstis ir garuoti, taip apsaugodamas likusią palydovo dalį nuo karščio. Detaliai nagrinėdami šį procesą mokslininkai gaus duomenų, kurie padės prognozuoti kosminių šiukšlių ir darbą baigiančių didesnių palydovų degimą atmosferoje, taip pat leis geriau apsaugoti į Žemę grįžtančius erdvėlaivius.

Kiek anksčiau, praeitą sekmadienį, sėkmingai pakilo bendra ESA-NASA misija Saulės zondas (Solar orbiter). Ji pirmą kartą leis pažvelgti į Saulės ašigalius. Bet Saulės tyrimai tuo toli gražu nesibaigia – ESA jau planuoja sekančią misiją, skirtą Saulės atmosferos tyrimams. Ši misija, Proba-3, susidės iš dviejų palydovų, kurie skris 144 metrų atstumu vienas nuo kito. Vienas iš palydovų tarnaus kaip skydas, pridengsiantis Saulę ir mesiantis šešėlį ant antrojo. Tada antrasis teleskopas galės nuolatos stebėti Saulės vainiką, taip, kaip tą daryti galime iš Žemės Saulės užtemimo metu. Didelis atstumas tarp skydo ir teleskopo užtikrins, kad į teleskopą pateks labai mažai Saulės spindulių, užlinkusių aplink dengiantį diską. Ši misija, kurios paleidimas planuojamas po poros metų, papildys Parker Solar Probe duodamas žinias apie artimiausią Saulės aplinką, nors žvaigždę stebės iš Žemės prieigų.

***

Saulė yra maždaug puspenkto milijardo metų amžiaus, ir dar gyvens apie penkis milijardus. Kaip mes tai žinome? Pats įvertinimas yra gana paprastas, bet tam, kad jį padarytume, turime žinoti daugybę kitų dalykų: Saulės masę, jos šviesį, energijos generavimo principą, vandenilio ir helio branduolių mases ir dar šį tą. Apie visą šį procesą labai nuosekliai pasakoja Dr. Becky:

***

Artimų Žemei asteroidų paieška. Kai kurių asteroidų orbitos yra tokios artimos Žemės orbitai, kad jie kelia pavojų mūsų planetai. Bet asteroidų orbitos laikui bėgant kinta dėl kitų planetų poveikio, todėl prognozuoti konkretaus asteroido judėjimą per šimtus metų yra labai sudėtinga. Naujame tyrime ši problema sprendžiama naudojantis neuroniniais tinklais. Tinklo apmokymui tyrėjai panaudojo detalų Saulės sistemos modelį, kuriame iš pradžių buvo sekamas planetų judėjimas, o vėliau, judinant modelį laiku atgal, sekamos į Žemę pataikančių asteroidų orbitos. Taip sukurta duomenų bazė, aprašanti, kokias orbitas turi asteroidai, kada nors pataikysiantys į Žemę. Šia duomenų baze apmokytas neuroninis tinklas teisingai identifikavo visus šiuo metu žinomus galimai pavojingus Žemei asteroidus bei atrado keletą naujų. Pastarųjų asteroidų orbitos yra gana chaotiškos, todėl įprastais metodais – skaičiuojant jų judėjimą ateityje – nebuvo nustatyta, kad jie gali kelti pavojų. Kol kas tai tėra pirminiai bandymai, bet tyrėjai tikisi, kad ateityje panašūs neuroniniai tinklai galėtų pasitarnauti greitam pavojingų asteroidų identifikavimui, vos juos aptikus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vėlyvi smūgiai į Marsą. Planetų formavimasis vyko jungiantis įvairaus dydžio uolienoms. Į pabaigą šis procesas tapo didžiulių kūnų smūgiais į jaunas planetas – vienas toks smūgis suformavo mūsų Mėnulį. Kiek ir kokių reikšmingų smūgių patyrė kitos planetos, pasakyti sunku. Vienas galimas Marso patirtų smūgių įrodymas – volframo ir platinos gausa iš šios planetos atlėkusiuose meteorituose. Šie elementai vadinami siderofiliškais, arba megstančiais geležį – tai reiškia, kad formuojantis planetai jie juda kartu su geležimi ir nusėda į planetos branduolį. Vet meteoritai išmušami iš planetos plutos bei mantijos, o ne branduolio, taigi juose esantys platina bei volframas turėjo Marse atsirasti iš kitur. Viena galimybė yra labai didelio protoplanetinio kūno smūgis į Raudonąją planetą. Naujame tyrime skaitmeniniais modeliais ištirti tokio įvykio padariniai planetos mantijai. Modeliai parodė, kad 1-3 didelių objektų smūgiai galėjo sujaukti Marso mantiją tiek, kad iš jos išmuštų meteoritų cheminė sudėtis atitiktų žinomų Marso meteoritų savybes. Didžiausias į Marsą atsitrenkęs objektas galėjo būti maždaug 400 kartų mažesnės masės už pačią planetą. Toks smūgis galėjo sukurti didžiąją dalį šiaurinio pusrutulio dengiančią žemumą. Tokie smūgiai reikšmingai pakeičia ir Marso geologinės evoliucijos datavimą: anksčiau meteoritų cheminės sudėties analizė leido spręsti, kad Marsas susiformavo per 2-4 milijonus metų, bet įvertinus smūgių poveikį, šis laikotarpis pailgėja iki 15 milijonų. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Kosminiai spinduliai keičia Titaną. Saturno palydovas Titanas turi tankią atmosferą su labai didele molekulių įvairove. Jų cheminės reakcijos sukuria unikalias sąlygas, kurios net gali duoti pradžią gyvybei, radikaliai besiskiriančiai nuo žemiškosios. Norėdami geriau suprasti Titane vykstančius procesus, turime suprasti ir reakcijų energijos šaltinius. Labai daug įtakos atmosferinei Titano chemijai turi Saturno magnetosferos įgreitinti elektronai, Saulės ultravioletiniai spinduliai bei kosminiai spinduliai, atlekiantys iš už Saulės sistemos ribų. Dabar pristatyti įrodymai, kad kosminiai spinduliai prasiskverbia giliau į Titano atmosferą, nei UV spinduliuotė. Įrodymai gauti nagrinėjant įvairių azoto turinčių molekulių gausą. Azotas turi du pagrindinius izotopus – atmainas su skirtingu neutronų kiekiu branduolyje – kurios skirtingai sąveikauja su UV fotonais bei kosminiais spinduliais. Viršutinėje Titano atmosferos dalyje UV fotonai lengviau suardo azoto molekules, kuriose bent vienas atomas yra azotas-15 (turintis septynis protonus ir aštuonis neutronus), nei sudarytas iš dviejų azoto-14 (septyni protonai ir septyni neutronai) atomų, mat Titano atmosfera efektyviai sugeria pastarąsias molekules ardančio bangos ilgio fotonus. Taigi viršutinėje Titano atmosferos dalyje laisvo azoto-15 yra santykinai daugiau – keli procentai visų laisvų azoto atomų – nors apskritai azoto-15 atomų yra mažiau nei vienas iš šimto visų azoto atomų. Šiame regione besiformuojančiose azoto turinčiose molekulėse santykinai gausu azoto-15. Tuo tarpu giliau UV spinduliuotė sugeriama vienodai ir azoto molekulių nebeardo. Jei UV fotonai būtų vienintelis laisvus azoto atomus kuriantis reiškinys, visos azoto turinčios molekulės Titano atmosferoje turėtų turėti vienodą izotopų gausų santykį. Bet naujajame tyrime nustatyta, kad acetonitrilo molekulėse azoto-14 yra apie 120 kartų daugiau, nei azoto-15. Šis santykis neblogai atitinka visuotinį azoto izotopų gausų santykį. Kitaip tariant, acetonitrilo molekulės formuojasi giliau, 160-400 kilometrų aukštyje. Savo ruožtu tai reiškia, kad ten irgi atsiranda laisvų azoto atomų, bet UV spinduliuotės intensyvumo tam nepakanka. Vienintelis galimas azoto molekules ardantis veiksnys yra kosminiai spinduliai. Šis atradimas yra kol kas tvirčiausias įrodymas, kad Titano cheminei įvairovei poveikį turi ir iš už Saulės sistemos ribų atlekiančios dalelės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Lygiai prieš trisdešimt metų, 1990-ųjų vasario 14 dieną, Voyager 1 atsiuntė Žemės nuotrauką, padarytą iš už Neptūno orbitos. Vienas melsvas pikselis atrodė pakibęs Saulės spindulyje, atsiradusiame dėl atspindžio kameros lęšyje. Carlas Saganas šią nuotrauką pakrikštijo „Blyškiu mėlynu taškeliu“ (Pale Blue Dot), ir tai yra viena iš žymiausių Žemės nuotraukų. Jubiliejaus proga NASA JPL inžinierius Kevinas Gillas paėmė originalius duomenis ir apdirbo juos šiuolaikine programine įranga bei sukūrė šią nuotraukos versiją. Ji gerokai mažiau taškuota, nei originalioji, ir spalvos yra šiek tiek panašesnės į tai, ką iš tiesų matė Voyagerio kamera.

***

Arrokoth sandara ir evoliucija. Prieš kiek daugiau nei metus zondas New Horizons praskrido pro tolimiausią mūsų aparatų aplankytą Saulės sistemos objektą – 2014 MU69, kuris kurį laiką vadintas Ultima Thule, o metų pabaigoje oficialiai pakrikštytas Arrkoth. Nuo tada zondas po truputį siunčia surinktus duomenis. Dabar keturiuose straipsniuose pristatyta per pirmuosius metus gautų duomenų analizė. Patikslinta objekto forma, apibūdintos savybės, įvertinta tikėtina formavimosi bei evoliucijos istorija. Arrokoth forma, pasirodo, nėra tokia plokščia, kaip manyta gavus pirmąsias nuotraukas. Nors abi jo dalys toli gražu nėra sferiškos, jos primena M&Ms saldainius, o ne lėkštes. Taip pat įdomu, kad abiejų dalių pusiaujo (t.y. plačiausios vietos) plokštumos beveik tiksliai sutampa; taip pat ši plokštuma sutampa su viso objekto sukimosi plokštuma. Tokia konfigūracija patvirtina hipotezę, kad Arrokoth susiformavo, kai dvi jo dalys susijungė lėtai priartėjusios viena prie kitos, o iki tol jos sukosi viena aplink kitą nuo pat susiformavimo. Objekto paviršiuje yra labai mažai kraterių, o jį dengia organinės molekulės, suteikiančios raudoną atspalvį. Šios savybės leido apskaičiuoti, kad Arrokoth susiformavo Saulės sistemos jaunystėje ir nuo tų laikų judėjo savo orbita be didelių sukrėtimų. Tolesnė duomenų analizė padės dar geriau suprasti objekto formavimosi istoriją, o kartu ir sąlygas Saulės sistemos formavimosi metu. Tyrimo rezultatus pristatantys straipsniai: pirmasis (apibendrinantis), antrasis (geologija), trečiasis (formavimasis) ir ketvirtasis (spalva).

***

Nežemiškos gyvybės paieškų progresas. Svarstymų apie gyvybę už Žemės ribų būta dar Antikos laikais, bandymų jos ieškoti galime aptikti dar XIX amžiuje. Rimtesnės paieškos prasidėjo su SETI projektu septintajame praeito amžiaus dešimtmetyje ir po truputį tęsiasi iki šių dienų. Pastaraisiais metais paieškos pereina į naują, labiau sistematinį, etapą. Tą byloja ir keli svarbūs pranešimai, daryti praeitą savaitę vykusiame Amerikos mokslo vystymo asociacijos (American Association for the Advancement of Science) susitikime. Vieną iš pranešimų darė Breakthrough Listen projekto atstovai: jie paskelbė didžiulį „žalių“ duomenų rinkinį. Daugiau nei du petabaitai (tūkstančiai terabaitų) duomenų apima stebėjimus 1-12 gigarhercų dažnio ruože, atliktus nuo 2016 metų sausio. Stebėjimams parinktas milijonas artimiausių Žemei žvaigždžių, taip pat regionai Galaktikos diske ir centre bei artimos galaktikos. Daug dėmesio skirta žvaigždėms, esančioms Žemės „tranzito zonoje“ – taip vadinamas regionas, iš kurio būtų galima stebėti Žemės tranzitus prieš Saulę. Kol kas nežemiškos gyvybės pėdsakų neaptikta, bet stebėjimų rezultatai padeda nustatyti maksimalią galią, kurią galėtų turėti nežemiškų civilizacijų radijo siųstuvai – tai irgi yra reikšminga. Šis duomenų paketas dar nėra detaliai aprašytas, tačiau pernai buvo paskelbtas pirmas, dvigubai mažesnis, rinkinys, kurio aprašymą rasite arXiv.

Kitame pranešime JAV Nacionalinės radijo astronomijos observatorijos (NRAO) ir privataus SETI instituto atstovai paskelbė, jog artimiausiu metu NRAO valdomuose teleskopuose bus įrengti prietaisai, skirti galimų nežemiškų civilizacijų komunikacijų paieškoms. Prietaisai dirbs visada, kai tik bus vykdomi stebėjimai, kitaip tariant, protingos gyvybėms paieškoms nereikės dedikuoti teleskopų laiko, bus galima pasinaudoti tais duomenimis, kurie surenkami vykdant įvairius kitus projektus.

***

Betelgeizės forma keičiasi. Nuo praeitų metų gruodžio ėmusi blėsti Betelgeizė dabar švyti trigubai menkiau, nei maksimalus jos šviesis. Tokia blausi ji nebuvo niekados nuo reguliarių stebėjimų pradžios prieš daugiau nei šimtą metų. Kas sukėlė tokį šviesio pokytį, kol kas neaišku. Ieškoti atsakymo padeda detalūs žvaižgdės stebėjimai, kuriuos pastaruosius kelis mėnesius vykdė astronomų komanda, naudojanti Čilėje esantį Labai didelį teleskopą (VLT), priklausantį Europos pietinei observatorijai. VLT yra pakankamai galingas, kad juo būtų įmanoma išskirti žvaigždės diską. Nuotraukos, darytos pernai gruodį ir sausį, atskleidžia pakitusią žvaigždės formą: sausio mėnesį diskas buvo simetriškas, o gruodį jis tapo panašesnis į pusmėnulį. Pusė disko reikšmingai pritemo. Kol kas astronomai turi dvi hipotezes, kas galėjo sukelti tokį pokytį: arba beprecedentis žvaigždės aktyvumo epizodas, kurio metu atsirado didžiulės dėmės, dengiančios nemenką dalį jos disko, arba tankesnių dulkių sankaupa, išsviesta mūsų link ir užstojanti dalį žvaigždės. Neabejojamas, kad Betelgeizė per artimiausius kelis šimtus tūkstančių metų baigs savo gyvenimą supernovos sprogimu, bet greičiausiai tai nenutiks dėl šio pritemimo. Visgi detalūs reiškinio stebėjimai padės geriau suprasti, kaip vystosi žvaigždės šiuo vėlyvu evoliucijos etapu. Panašių į Betelgeizę žvaigždžių yra labai nedaug, taigi nedaug ir galimybių patikrinti jų modelius, remiantis stebėjimais. Stebėjimų rezultatai kol kas nepublikuoti, bet plačiau apie juos galite perskaityti Europos pietinės observatorijos puslapyje.

***

Senos žvaigždės garina asteroidus. Baigdamos savo gyvenimus, žvaigždės virsta raudonosiomis milžinėmis. Šiame evoliucijos etape jų spinduliuotė gali suardyti didžiąją dalį žvaigždę supančių asteroidų. Tokia yra naujo tyrimo, kuriame nagrinėta spinduliuotės įtaka asteroidų sukimuisi, išvada. Žvaigždės spinduliuotė, pasiekusi asteroidą, yra atspindima ir sugeriama, o pats asteroidas skleidžia šiek tiek spinduliuotės dėl savo temperatūros. Nelygi asteroido forma nulemia, kad spinduliuotė nuo jo sklinda ne sferiškai simetriškai, o atsispindi ne atgal Saulės link. Kiekvienas fotonas perduoda asteroidui mažytį judesio kiekį – galima įsivaizduoti, kad šviesa stumia asteroidą, ir daro tą netolygiai. Per ilgą laiką asteroido sukimosi kryptis ir greitis gali pasikeisti reikšmingai. Šis procesas vadinamas YORP efektu, pagal keturių nepriklausomai jį ištyrusių mokslininkų pavardes. Saulės sistemos asteroidams YORP efektas nėra labai stiprus, nors žinomi keli asteroidai, kuriuos Saulės spinduliuotė greičiausiai įsuko gana greitai. Tačiau kai žvaigždė pavirsta į raudonąją milžinę, jos šviesis tampa 1000-10000 kartų didesnis, nei Saulės. Aplink tokią žvaigždę besisukančius asteroidus YORP efektas veikia daug stipriau. Tyrėjai apskaičiavo, kad praktiškai bet kokie asteroidai, esantys prie raudonosios milžinė, per milijoną metų būtų įsukti iki trumpesnio nei dviejų valandų sukimosi periodo. Manoma, kad beveik jokie asteroidai tokio greito sukimosi neišgyventų ir subyrėtų į gabalus. Asteroido liekanos, toliau veikiamos stiprios spinduliuotės, galėtų subyrėti ir į dar smulkesnes. Taip per kelis milijonus metų – gerokai trumpesnį laiko tarpą, nei raudonosios milžinės etapas žvaigždės evoliucijoje – asteroidų populiacija sunyktų. Gali būti, kad dėl šio proceso daugumą baltųjų nykštukių – būtent jomis tampa žvaigždės po raudonosios milžinės stadijos – supa asteroidų dulkės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dvinarė rudoji nykštukė. Dvinarių žvaigždžių komponentės dažniausiai yra gana arti viena kitos, todėl galime stebėti, kaip jos sukasi aplink bendrą masės centrą. Tačiau kartais randamos ir labai tolimos dvinarės, kurias identifikuojame tik pagal tai, jog jos danguje juda tiksliai ta pačia kryptimi ir yra labai panašiu atstumu nuo mūsų. Tokios dvinarės, aišku, yra labai silpnai gravitaciškai surištos, ir egzistuoja nemaža tikimybė, kad sistemą suardys palyginus artimas prasilenkimas su kita žvaigžde. Ypač tai turėtų galioti mažos masės žvaigždėms, nes jas lengviau atskirti nuo kompanionių. Visgi kartais jos išgyvena labai ilgai: praeitą savaitę pranešta apie atrastą labai dideliu nuotoliu skriejančią rudųjų nykštukių porą. Objektų masės siekia apie 72 ir apie 34 Jupiterio mases, arba 7,2 ir 3,4 procento Saulės masės; termobranduolinėms vandenilio reakcijoms įsižiebti žvaigždės branduolyje reikalinga bent 8% Saulės masės. Jas vieną nuo kitos skiria 341 astronominis vienetas – vienuolika kartų daugiau, nei Saulę nuo Neptūno. Didesnioji beveik-žvaigždė žinoma jau seniau, bet jos kompanionę tik neseniai aptiko piliečių mokslo projekto Backyard Worlds dalyviai, tyrinėję dangaus nuotraukas ieškodami judančių objektų. Objektų amžių nustatyti labai sudėtinga, tačiau greičiausiai joms yra daugiau nei šeši milijardai metų ir tikrai daugiau nei 500 milijonų metų. Visi ligšioliniai skaitmeniniai žvaigždžių formavimosi modeliai prognozuoja, kad rudosios nykštukės tokiu atstumu viena nuo kitos ilgai neišgyvena – jų poros arba apskritai nesusiformuoja, arba greitai išsiskiria. Šis atradimas parodo, kad modeliai neįtraukia kokių nors svarbių komponentų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pasikartojantis radijo spindulių žybsnis. Greitieji radijo žybsniai (FRB) yra vos keletą milisekundžių trunkantys radijo bangų ruože aptinkami signalai, kartkartėmis atsklindantys iš įvairių Visatos vietų. Pirmasis žybsnis aptiktas 2007 metais, šiuo metu jų žinoma apie šimtą. Kai kurie žybsniai įvyksta tik vieną kartą, bet keli – kartojasi. Kol kas visi žinomi pasikartojantys žybsniai kartojosi visiškai nereguliariai, tačiau dabar pirmą kartą aptiktas periodiškai pasikartojantis FRB. Žybsnis FRB 180916, pirmą kartą aptiktas 2018 metų rugsėjo 16 dieną, sužimba maždaug kas 16 parų. Nuo aptikimo iki praeitų metų spalio 30 dienos iš viso užfiksuoti 28 žybsniai; jie visi įvyko keturių dienų intervalais, pasikartojančiais kas 16 dienų. Likusias 12 kiekvieno ciklo parų jokių žybsnių nebuvo. Tiesa, kartais ir keturių parų „langai“ būdavo tušti – be jokių žybsnių. Taigi kad ir koks procesas sukelia šį žybsnį, jis nėra idealiai periodiškas, bet daug reguliaresnis, nei visų kitų žinomų FRB. Šis atradimas dar sustiprina įtarimus, kad FRB yra kelių skirtingų procesų požymiai, nes vienu modeliu paaiškinti ir vienkartinius, ir atsitiktinai pasikartojančius, ir periodinius žybsnius atrodo neįmanoma. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tiek naujienų iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse