Kąsnelis Visatos CDXXI: Diskai

Jaunas žvaigždes supančiuose diskuose formuojasi planetos, taip pat šie diskai paveikia ir pačios žvaigždės augimą. Naujose apžvalgose atsiskleidžia ir diskų, ir augančių žvaigždžių įvairovė, kuri padės geriau suprasti šiuos procesus. Kitose naujienose – netikėtai sujaukta labai ramiai atrodančios Sombrero galaktikos istorija, vandens Jupiteryje matavimai, ypatingai greiti tarpžvaigždiniai meteorai ir dar šis tas. Gero skaitymo!

***

Labai greitų meteorų aptikimas. Dauguma meteoroidų, pasiekiančių Žemės atmosferą, yra tarpplanetinės dulkės ar grumstai, judantys keliolikos kilometrų per sekundę greičiu. Tačiau negalime atmesti tikimybės, jog kartais į Žemę pataiko dulkės, atlėkusios iš už Saulės sistemos ribų, išmestos per supernovų sprogimus. Nors tiksliai nežinome, kokia dalis supernovos išmetamų dulkių išgyvena kelionę tarpžvaigždiniais atstumais, galime įvertinti, kad jei jos sudaro bent 0,01% visų supernovos išmestų dulkių, tai į Žemę kas mėnesį turėtų pataikyti po vieną milimetro skersmens dulkę. Šios dulkės juda daug greičiau – maždaug 3000 km/s greičiu – tad dabartiniais meteorų stebėjimo prietaisais jų aptikti nelabai įmanoma. Naujame tyrime nagrinėjama, kokį poveikį tokie tarpžvaigždiniai meteorai turėtų mūsų atmosferai ir kaip juos galima aptikti. Tyrėjai apskaičiavo, kad taip greitai judantis meteoras aplink save sukurtų ypatingai karštos plazmos cilindrą, kuris besiplėsdamas sukeltų smūgines bangas – procesas panašus į griaustinį, kylantį aplink žaibo išlydį. Tokios bangos greičiausiai nebūtų girdimos plika ausimi, bet jas galėtų aptikti infragarsui jautrūs mikrofonai. Taip pat pralėkdamas meteoras sukeltų ir regimųjų bei infraraudonųjų spindulių žybsnį, kurį galėtų užfiksuoti net ir nedidelis detektorius Žemės paviršiuje. Vienintelė problema – žybsnis truktų apie dešimtadalį milisekundės, taigi detektorius turėtų fiksuoti dangų bent tokiais, arba dar trumpesniais, laiko intervalais. Visoje Žemėje įrengus apie 600 tokių detektorių, galinčių nuolatos stebėti visą dangų, galime tikėtis užfiksuoti kelis tokius supergreitus meteorus kasmet. Gauti rezultatai padėtų geriau suprasti, kiek supernovų dulkių pasiekia Žemę ir kokios tos dulkės yra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Rūdys – apsauga erdvėlaiviams? Viena didžiausių problemų, su kuria susiduria ir autonominiai erdvėlaiviai, ir į kosmosą keliaujantys žmonės, yra spinduliuotė. Ar tai būtų energingi jonizuojantys fotonai, ar didelės energijos elektringos dalelės, vadinamos kosminiais spinduliais – visa tai kenkia ir žmonių sveikatai, ir elektroniniams prietaisams. Įprastai nuo spinduliuotės saugomasi naudojant įvairius skydus, kurie dažniausiai yra labai sunkūs, o tai didina skrydžių kainą ir trukdo iškelti į kosmosą didelius kiekius naudingo krovinio. Dabar grupė inžinierių teigia sukūrusi naują, žymiai lengvesnę, apsaugos nuo spinduliuotės sistemą, kurios slaptas ingredientas yra rūdys. Tyrėjai išbandė įvairių metalų oksidus – kitaip tariant, rūdis – kaip priedus prie akrilinių dažų, dažnai naudojamų apsaugai nuo spinduliuotės. Paaiškėjo, kad rūdys, ypač gadolinio oksidas, puikiai sugeria energingą spinduliuotę. Naudojant tokius dažus, pasiekti norimą apsaugos lygį galima naudojant bent 30% mažesnę apsauginių medžiagų masę, arba su ta pačia mase pagerinti apsaugą bent 30%. Maža to, gadolinio oksidas, kaip ir kiti metalų oksidai, yra gerokai pigesnis, nei įprastai skydams naudojamos medžiagos, tokios kaip aliuminis. Šis atradimas turėtų padėti ir apsaugant komercinius ar karinius palydovus, ir padedant apsaugoti astronautus kosminių kelionių metu. Tyrimo rezultatai publikuojami Radiation Physics and Chemistry.

***

Naujas Marso struktūros modelis. Planetų formavimosi procesas apsprendžia jų struktūrą ir cheminę sudėtį, taigi žinodami pastarąsias, galime geriau suprasti ir tai, kaip planetos atsirado bei užaugo. Dabar, remdamiesi Marso meteoritų savybėmis ir orbitinių zondų duomenimis, du mokslininkai pristatė kol kas detaliausią Raudonosios planetos struktūros modelį. Marso meteoritų cheminė sudėtis gerokai skiriasi nuo chondritinių meteoritų, kurie daugmaž atitinka medžiagą, iš kurios formavosi planetos. Nelakių cheminių elementų Marso meteorituose yra kone pustrečio karto daugiau, nei chondritiniuose, o lakiųjų tuo mažiau, kuo žemesnė jų garavimo temperatūra. Remdamiesi šiuo sąryšiu, mokslininkai pateikė prognozes, kiek įvairių elementų turėtų būti visame Marse ir jo branduolyje, bei kokia yra tikėtina branduolio masė. Pastaroji, panašu, siekia tik apie šeštadalį planetos masės; palyginimui, Žemės branduolys sudaro apie trečdalį planetos masės. Taip pat branduolyje greičiausiai yra mažiau sieros, vandenilio ir deguonies, nei manyta iki šiol. Analogišką modelį tyrėjai buvo pritaikę Žemei ir sukūrė Žemės struktūros modelį, labai gerai atitinkantį detalesnius rezultatus, gaunamus nagrinėjant Žemės drebėjimų plitimą. Marso struktūros modelį taip pat bus galima patikrinti, naudojant InSight zondo duomenis apie Marso drebėjimų plitimą. Tyrimo rezultatai publikuojami Geochimica et Cosmochimica Acta.

***

Japonijos misija į Fobą. Daugelis kosmoso agentūrų ne vienerius metus šneka apie misijas į Marso palydovus Fobą irba Deimą. Praeitą savaitę Japonijos kosmoso agentūra JAXA paskelbė, kad tokią misiją tikrai vykdys. Marso mėnulių tyrimo (MMX) misija turėtų išskristi 2024 metais. Numatoma, kad ją sudarys orbitinis zondas ir paviršinis galbūt judantis zondas. Tarp misijos tikslų bus ir mėginių paėmimas bei grąžinimas į Žemę. Pastaraisiais metais JAXA labai sėkmingai vykdė panašias misijas į kitus mažuosius Saulės sistemos kūnus – asteroidą Itokawa 2005-2010 metais bei asteroidą Ryugu – Hayabusa2 zondas mėginius iš jo paėmė praeitų metų pabaigoje ir dabar skraidina juos į Žemę. Pradinė MMX darbo dalis būtų orbitinio zondo skrydžiai ir aplink Fobą, ir aplink Deimą. Po keleto metų zondas nusileistų Fobe, padėtų ten paviršinį zondą, kuris galbūt galėtų važinėti Fobo paviršiumi, paimtų bent dešimt gramų uolienų mėginių ir išsiųstų juos į Žemę specialiame konteineryje. Konteinerio grįžimas planuojamas 2029 metais. Ši misija prisidėtų ne tik prie geresnio Marso palydovų pažinimo, bet ir prie galimybių studijų įrengti nuolatinę bazę su žmonių įgula viename iš mėnulių. Iš viso zondas turėtų gabenti vienuolika tyrimų prietaisų, iš kurių keturis gamins JAXA partneriai kitose kosmoso institucijose – NASA, Europos, Prancūzijos ir Vokietijos kosmoso agentūrose. Daugiau informacijos apie planus pateikiama JAXA pranešime spaudai.

***

Vandens kiekis Jupiteryje. Kiek vandens yra didžiausioje Saulės sistemos planetoje? 1995 metais NASA zondas Galileo pabandė rasti atsakymą – krisdamas į Jupiterio gelmes, jis siuntė informaciją apie deguonies kiekį planetoje, o žinant, kiek yra deguonies, galima apskaičiuoti ir vandens garų kiekį. Galileo rezultatai rodė, kad Jupiteris yra ypatingai sausas – deguonies santykinai jame atrodė esą netgi mažiau, nei Saulėje. Bet to zondo duomenys nebuvo patikimi – kai Galileo išsijungė, išmatuota deguonies gausa vis dar augo, tad nebuvo aišku, kokią dalį tikros gausos jis išmatavo. Dabar deguonies gausa ištirta naudojantis Juno duomenimis. Juno turi mikrobangų detektorių, kuriuo išmatuota 1,25-22 gigahercų dažnio spinduliuotė ir nustatyta vandens garų gausa regione arti Jupiterio pusiaujo. Apskaičiuota, kad ten garų yra maždaug 0,25% – tai atitinka 2,7 karto didesnę deguonies gausą, nei Saulėje. Nors gautas rezultatas gerokai didesnis, nei Galileo, Jupiteris vis tiek atrodo ganėtinai sausas. Tai leidžia spręsti, kad jo branduolį formavusios protoplanetinės uolienos neturėjo labai daug vandens. Tiesa, kol kas sunku pasakyti, kiek šis rezultatas reprezentatyvus, kalbant apie visą planetą. Ankstesni Juno duomenys parodė, kad Jupiterio atmosferos savybės labai priklauso nuo platumos, taigi ties pusiauju išmatuota vandens gausa gali gerokai skirtis nuo egzistuojančių arčiau ašigalių. Juno orbita po truputį keičiasi, taigi ateityje matavimus bus galima pakartoti ir aukštesnėse platumose šiaurės pusrutulyje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Trumpiausių metų egzoplaneta. Kaip arti planeta gali suktis aplink savo žvaigždę? Vienareikšmiško atsakymo į šį klausimą neturime. Dabar paskelbta apie rekordiškai trumpo periodo egzoplanetos atradimą. NGTS-10b vieną ratą aplink žvaigždę apsuka vos per 18 valandų. Jos masė apie du kartus viršija Jupiterio masę. Žvaigždė yra mažesnė už Saulę, tačiau daug senesnė – daugiau nei dešimties milijardų metų amžiaus. Planeta yra taip arti žvaigždės, kad pastarosios trauka turėtų sukelti didžiulius potvynius, kurie po truputį tempia planetą artyn. Skaičiuojama, kad per maždaug 32 milijonus metų planeta turėtų įkristi į žvaigždę, ir vos per dešimt metų jos periodas turėtų sutrumpėti tiek, kad galėtume aptikti pokyčius. Tokia situacija labai netikėta – dešimties milijardų metų amžiaus planetą aptikome, kai jai liko gyventi mažiau nei vienas procentas dabartinio jos amžiaus. Tolesni sistemos stebėjimai padės daug geriau suprasti, kaip žvaigždės sąveikauja su artimomis planetomis ir pagerinti planetų migracijos modelius. Šie modeliai dažniausiai taikomi jaunų planetinių sistemų nagrinėjimui, nes būtent tuo metu planetos juda artyn prie žvaigždės ar tolyn nuo jos. Kol kas nėra iki galo aišku, kodėl kai kuriais atvejais planetos nustoja migruoti, o kitais įkrenta į savo žvaigždes; NGTS-10b turėtų padėti atsakyti į šį klausimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sąveikaujantys dvinarės žvaigždės diskai. Daugelis jaunų žvaigždžių kartkartėmis sužimba, kartais net kelis šimtus kartų ryškiau. To priežastis – žvaigždę suprantis dujų diskas ir jo sąveika su žvaigždės magnetiniu lauku. Dažniausiai magnetinis laukas atlaiko disko svorį ir medžiaga į žvaigždę nekrenta, o kaupiasi disko vidinėje dalyje. Galiausiai magnetinis slėgis įveikiamas, medžiaga ima kristi labai sparčiai ir žvaigždė sužimba. Po kurio laiko sistema grįžta į pradinę padėti ir ciklas prasideda iš naujo. Tokie žybsniai pirmą kartą atrasti 1937 metais žvaigždėje, kuri ir davė jiems pavadinimą – Oriono FU. Šiuo metu žinoma daugybė žvaigždžių, pasižyminčių panašiais proveržiais. Bet kol kas nėra visiškai aišku, dėl kokių priežasčių žybsnis prasideda, kaip jis vystosi ir panašios detalės. Naujausi tos pačios Oriono FU stebėjimai atskleidžia, kad ji gali būti gana netipinė savo klasės žvaigždė, kad ir kaip ironiškai tai skambėtų. Pasirodo, Oriono FU yra dvinarė, abi jos narės turi diskus, o tie diskai galimai sąveikauja tarpusavyje. Nors kiekvieno disko spindulys yra apie 11 astronominių vienetų, o atstumas tarp jų – net 250 astronominių vienetų, tyrėjams pavyko įžiūrėti dujų juostą, jungiančią diskus. Be to, abu diskai yra nesimetriški. Tai gali reikšti, kad palyginus neseniai žvaigždės praskriejo gerokai arčiau viena kitos, diskai vienas kitą ištempė, o dabar dar matome jų sąveikos palikimą. Tiesa, galima ir kitokia duomenų interpretacija – galbūt į sistemą neseniai įkrito tankesnis dujų telkinys iš didesnio masto apvalkalo, gaubiančio sistemą, ir dabar matome jo ištampytą liekaną. Bet kuriuo atveju sistemą reikėtų ištirti nuodugniau ir nustatyti, kiek tokie efektai paveikia jos proveržius. Tai padės geriau suprasti, kaip dažnai, kiek ilgai ir kuriuo evoliucijos tarpsniu žybsi besiformuojančios žvaigždės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Besiformuojančių žvaigždžių ir diskų apžvalga. Žvaigždžių formavimasis yra ilgas ir sudėtingas procesas. Nors bendrosios jo savybės žinomos jau daugiau nei šimtą metų, daugybė detalių neaiškios iki šiol. Pagrindinės priežastys, kodėl sudėtinga jas išsiaiškinti, yra kelios: procesas gali trukti iki pusės milijono metų, taigi sekti vienos žvaigždės formavimąsi nėra galimybių; besiformuojančias žvaigždes gaubia tankios dujos ir dulkės, pro kurias sunku įžiūrėti centrinį objektą; magnetiniai laukai ir sąveika tarp žvaigždės bei ją supančio nesferiško apvalkalo kiekvieną besiformuojančią prožvaigždę daro unikalią, todėl sunku pasakyti, kurios savybės yra bendros visiems objektams, o kurios – išskirtinės. Dabar pristatytas didžiausias apžvalginis besiformuojančių žvaigždžių stebėjimų katalogas, kuris turėtų padėti atsakyti į daugelį klausimų apie šį reiškinį. Apžvalgai pasirinktas Persėjo žvaigždėdaros regionas, esantis maždaug 300 parsekų atstumu nuo mūsų Persėjo žvaigždyno kryptimi. Jame užfiksuotos 74 įvairių stadijų besiformuojančios žvaigždės. Stebėjimų metu užfiksuota įvairių spektro linijų spinduliuotė, leidžianti nagrinėti skirtingo tankio dujas. Taip pat stebėjimai atlikti dviem masteliai – maždaug 300 ir maždaug 9000 astronominių vienetų atstumu aplink žvaigždę. Pirmasis, mažesnis mastelis leidžia nagrinėti dujų kritimą į žvaigždę, o antrasis – prožvaigždžių kuriamų čiurkšlių sąveiką su aplinkine medžiaga. Šešios prožvaigždės yra tokios jaunos, kad jų temperatūra dar nepakankama vandenilio molekulėms suardyti – tokie objektai vadinami „pirmaisiais branduoliais“. Taip pat naujajame kataloge matyti daug daugiau žvaigždžių išmetamos medžiagos savybių ir įvairovės, kuri padės geriau suprasti šios medžiagos sąveiką su aplinka. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kitame tyrime nagrinėtos jaunos žvaigždės Oriono žvaigždėdaros regione ir sudarytas daugiau nei trijų šimtų protoplanetinių diskų katalogas. Diskai aptikti aplink kelių tipų besiformuojančias žvaigždes, taigi stebėjimai leido išnagrinėti, kaip diskų savybės keičiasi evoliucionuojant žvaigždėms. Nustatyta, kad dulkių masė diskuose mažėja, didėjant žvaigždžių amžiui – tokį rezultatą prognozuoja teoriniai modeliai. Žvaigždės šviečia vis ryškiau, o jų šviesa ardo dulkes. Taip pat paaiškėjo, kad prie labiau evoliucionavusių žvaigždžių diskai yra mažesni, nei prie jaunesnių – šis rezultatas yra visiškai netikėtas. Keturios žvaigždės yra ypatingai jaunos, greičiausiai mažiau nei dešimties tūkstančių metų amžiaus. Jų stebėjimai leidžia pažvelgti į pirmuosius žvaigždės formavimosi žingsnius – branduolio temperatūros augimą, naujos medžiagos kritimą ir išmetimą bei įvairių struktūrų formavimąsi. Tyrimo rezultatai pristatomi dviejuose straipsniuose, kuriuos rasite arXiv: bendros apžvalgos ir keturių jauniausių žvaigždžių.

***

Tamsus ūkas LDN 1622 Oriono žvaigždyne. Šaltinis: Min Xie

Oriono žvaigždyno viduryje esantis žvaigždėdaros regionas susideda iš daugybės įvairių ūkų. Vienas iš jų yra mažytis tamsus ūkas LDN 1622. Jo pakraštyje yra gerokai lengviau įžvelgiamas, nors ir dar mažesnis, atspindžio ūkas vdB 62. Tamsūs ūkai matomi tose vietose, kur tankios dujos ir dulkės užstoja toliau esančių žvaigždžių šviesą, bet ta pati šviesa apšviečia pasklidusias dujas aplinkoje, taip sudarydama foninį apšvietimą ir išryškindama tamsaus ūko kontūrus. Atspindžio ūkas, kaip galima spręsti iš pavadinimo, yra dujų telkinys, atspindintis spinduliuotės šaltinio (dažniausiai – žvaigždės) šviesą.

***

Didžiulis mažos žvaigždės žybsnis. Žvaigždžių magnetiniai laukai nuolatos kinta, o kartais susisuka tiek, kad staigiai persijungia į paprastesnę konfigūraciją ir išlaisvina didžiulį kiekį energijos. Tokie įvykiai matomi kaip žvaigždžių žybsniai. Jau seniai žinoma, kad mažesnės už Saulę žvaigždės žybsi panašiai stipriai, kaip ir mūsiškė, nors bendrai paėmus spinduliuoja silpniau. O dabar pirmą kartą žybsnis užfiksuotas žvaigždėje-nykštukėje, kurios masės vos pakanka termobranduolinėms reakcijoms įžiebti. 12 kartų už Saulę mažesnės masės J0331-27, esanti už 240 parsekų nuo mūsų, yra vos antra tokio tipo žvaigždė, užfiksuota rentgeno spindulių ruože. Žybsnis, trukęs kelias valandas, išmetė maždaug tiek energijos rentgeno spindulių ruože, kiek Saulė išspinduliuoja per sekundę visame elektromagnetiniame spektre. Ši energija net dešimt kartų viršija galingiausio kada nors užfiksuoto Saulės žybsnio energiją. Tai įrodo, kad net ir tokiose mažose žvaigždėse, kurių paviršiaus temperatūra kone trigubai mažesnė, nei Saulės, vyksta sudėtingas plazmos judėjimas, sukeliantis magnetinio lauko persijungimo reiškinius. Taip pat įdomu, kad stebėjimu metu neaptikta jokių mažesnių žybsnių, nors naudotu XMM-Newton kosminiu teleskopu būtų įmanoma užfiksuoti net ir dešimt kartų silpnesnius išsiveržimus. Kitoms žvaigždėms bei Saulei tinkantis skirtingo energingumo žybsnių pasiskirstymo modelis prognozuoja, kad per 2,5 milijono sekundžių (beveik mėnesį) trukusius stebėjimus žvaigždėje turėjo įvykti bent keletas pastebimų išsiveržimų. Jų nebuvimas leidžia spręsti, kad tokiose mažose žvaigždėse žybsniai būna arba labai dideli, arba mažyčiai, ir jų pasiskirstymas neatitinka didesnėms žvaigždėms galiojančių dėsnių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sombrero galaktikos istorija. Sombrero galaktika, dar žinoma kaip M 104, yra palyginus netoli nuo Paukščių Tako, o jos išskirtinė išvaizda labai mėgstama astronomų mėgėjų ar astrofotografų. Visiškai iš šono matomas plonytis galaktikos diskas, atrodo, sufleruoja, kad galaktika ilgus milijardus metų gyveno labai ramiai, be reikšmingų sukrėtimų. Visgi iš tiesų jos istorija yra daug dramatiškesnė. Nauji stebėjimai atskleidė, kad Sombrero galaktikos hale didžioji dalis žvaigždžių turi daug sunkių cheminių elementų ir yra panašios į Saulę. Galaktikos halo žvaigždės dažniausiai formuojasi pačioje galaktikos jaunystėje, kai sunkesnių už helį cheminių elementų yra labai nedaug – įprastai jose tokių elementų yra tūkstantį ar daugiau kartų mažiau, nei Saulėje. Bet štai Sombrero galaktikos stebėjimai, atlikti 16 ir 33 kiloparsekų atstumu nuo galaktikos centro statmena jos diskui kryptimi, atskleidė, kad vidutiniškai ten esančios žvaigždės turi tik pusantro karto mažiau sunkiųjų elementų, nei Saulė. Nagrinėjant detaliau nustatyta, kad didžioji dalis žvaigždžių chemine sudėtimi panašios į Saulę ar yra netgi gausiau praturtintos sunkiais elementais, ir tik apie penktadalį yra mažiau praturtintos. Žvaigždžių, kurios turėtų dešimt kartų mažiau sunkiųjų elementų, nei Saulė, ten nerasta išvis. Tokį netikėtą rezultatą būtų galima paaiškinti didžiuliu galaktikų susiliejimu Sombrero praeityje, kuris sujaukė žvaigždžių orbitas ir į halą išmetė daugybę žvaigždžių ir disko ar centrinio telkinio. Tačiau tokie susiliejimai įprastai sunaikina diskus ir transformuoja galaktikas į elipsines. Sombrero galaktikos halo žvaigždėse sunkių cheminių elementų gausa apie dešimt kartų viršija kitų diskinių galaktikų halų savybes. Kol kas vienareikšmio paaiškinimo šiam atradimui nėra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tamsioji materija greičiausiai sudaryta iš kokių nors dar neaptiktų elementariųjų dalelių. Viena iš galimų hipotezių yra aksionai. Apie juos, matematines prognozes, simetriją ir šį tą daugiau pasakoja PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.