Kosminės dulkės užstoja daugybę įdomių reiškinių nuo mūsų akių. Pavyzdžiui, planetiniai ūkai, susidarantys aplink mirštančias į Saulę panašias žvaigždes, dulkėse paslepia centrinius šaltinius, todėl sudėtinga tyrinėti, kaip jie susiformuoja. Bet kartais dulkės padeda suprasti tai, kas vyksta už jų. Labai tolimos labai dulkėtos galaktikos dažnai tyrinėjamos nagrinėjant būtent dulkių spinduliuotę. O Betelgeizė, panašu, neseniai pritemo irgi dėl dulkių poveikio. Kitose, nedulkėtose, naujienose – įdomybės nuo maisto ir maitinimosi kosmose iki Paukščių Tako disko išsilenkimo evoliucijos. Taip pat – dvi susijungusios baltosios nykštukės, bangos Saulės atmosferoje ir dar šis tas. Gero skaitymo!

***

Maistas kosmose. Astronautai šiais laikais minta iš anksto paruoštu stipriai apdorotu maistu – buitiškai tariant, įvairiais konservais. Nors jų racionas parenkamas toks, kad kuo geriau atitiktų žmonių mitybinius poreikius, kai kurių svarbių elementų ar junginių astronautams trūksta. Be to, maitintis vien konservuotu maistu yra nuobodu, o psichologinis mitybos aspektas taip pat svarbus. Dėl to Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) reguliariai vykdomi augalų, taip pat ir maistinių, auginimo bandymai. 2014-2016 metais ten sėkmingai augintos romaninės salotos; jas ragavę astronautai nepatyrė jokių neigiamų simptomų. Dabar pristatyta šių salotų mėginių analizė ir parodyta, kad kosminės salotos yra bent jau tiek pat maistingos, kaip ir žemiškosios. Tyrimui panaudoti TKS augintų salotų mėginiai ir analogiškų salotų, augintų identiškomis temperatūros, anglies dvideginio ir drėgnumo sąlygomis Žemėje, pavyzdžiai. Paaiškėjo, kad kosmose augintos salotos turi šiek tiek daugiau kalio, natrio, fosforo, sieros ir cinko, taip pat daugiau cheminių junginių fenolių. Visi šie elementai ir junginiai yra naudingi žmonėms. Taigi mikrogravitacija ir stipresnė spinduliuotė bent jau salotų augimui nepakenkia ir galima tikėtis, kad daržovių astronautai galės užsiauginti ir ateities Mėnulio bei Marso misijų metu. Tyrimo rezultatai publikuojami Frontiers in Plant Science.

Kalbant apie psichologinį mitybos aspektą, jis kosmose taip pat svarbus ir gali tapti tiek trukdančia, tiek padedančia misijų dalimi. Trukdančia, nes nekintantis procesuoto maisto davinys gali sustiprinti nuobodulio jausmą, apimantį ilgų kelionių dalyvius. Iš kitos pusės, mityba galėtų suteikti ir daugybę potyrių, paįvairinančių kelionę ar kosminę misiją ir prisidedančių prie teigiamos psichologinės būklės formavimo. Iki šiol šiuo aspektu astronautų mityba nebuvo nagrinėta, bet naujame tyrime svarstomi galimi maisto patiekimo astronautams būdai. Remdamiesi apklausa apie žmonių lūkesčius galimų kosminių kelionių metu bei ekspertų patarimais apie kosminių kelionių planavimą, mokslininkai identifikavo tris galimus kosminio maisto patiekimo būdus. Pirmasis – „prieskonių bombos“: stiprūs prieskonių rinkiniai, sumaišomi su maistu prieš pat valgant, skirti kompensuoti suprastėjusį skonio pojūtį kosmose dėl nuolat užsikimšusios nosies. Antrasis – kuo įvairesnio maisto iš įvairių pasaulio virtuvių atkūrimas naudojant 3D spausdintuvus. Trečiasis – maitinimosi potyrio sukūrimas, naudojantis virtualia realybe bei garsais, taip virtualiai perkeliant astronautą į įvairias Žemės vietas. Idėjos pristatomos straipsnyje Frontiers in Computer Science.

***

Žemės ir Mėnulio kalnai. 2024 metais NASA planuoja sugrąžinti žmones į Mėnulį – nuskraidinti astronautus į palydovo pietų ašigalį. Viena iš svarbių pasirengimo misijai dalių yra kuo tikslesnių duomenų apie misijos vietas surinkimas. Taigi JAV universitetų kosmoso tyrimų asociacijos padalinys, Mėnulio ir planetų mokslo institutas, sudarinėja Mėnulio pietų ašigalio atlasą. Kalbėdami apie Mėnulio paviršiaus darinius, dažnai galvojame apie kraterius ir jūras, bet ten taip pat yra ir kalnų. Dažniausiai juos sukuria asteroidų smūgiai – daugelis didžiulių kalnų yra kraterių kraštuose. Praeitą savaitę paskelbtos dvi iliustracijos, gerai parodančios, kokie milžiniški reljefo netolygumai egzistuoja mūsų palydove. Viena jų vaizduoja Malaperto masyvą ir šalia esantį Haworth kraterį – aukščių skirtumas tarp jų labai panašus į Everesto aukštį virš jūros lygio. Kitoje iliustracijos parodytas Leibniz Beta kalnas ir Shoemaker krateris – jų aukščių skirtumas dar didesnis ir siekia 10 kilometrų. Silpnesnė Mėnulio gravitacija leidžia egzistuoti aukštesniems kalnams, nei Žemėje. Kiti Atlaso žemėlapiai nurodo šlaitų statumą, skirtingų vietovių apšviestumą Mėnulio paros metu ir kitas savybes, kurios gali būti reikšmingos tyrinėtojams ir kolonistams ateityje. Atlasą sudarančius žemėlapius rasite čia.

***

Magnetinės bangos Saulės atmosferoje. Saulės atmosfera yra daug karštesnė, nei žvaigždės paviršius. Kol kas nėra iki galo aišku, kokiu būdu atmosfera įkaitinama, bet greičiausiai tai susiję su magnetinio persijungimo reiškiniais. Saulės magnetinis laukas yra labai netvarkingas ir nuolat lankstosi bei rangosi, veikiamas medžiagos judėjimo viršutiniuose žvaigždės sluoksniuose. Kartais magnetinio lauko linijos susisuka taip, kad staiga nutrūksta ir persijungia į paprastesnę konfigūraciją. Įvykio metu išlaisvinama labai daug energijos, kuri gali įkaitinti atmosferą. Bet tą energiją dar reikia paskirstyti aplinkoje. Tą galimai padaro vadinamosios Alfveno bangos, susidarančios dėl magnetinio lauko sąveikos su atmosferos plazma. Teoriškai bangų egzistavimas prognozuojamas daugiau nei pusšimtį metų, bet tik dabar pirmą kartą jas pavyko aptikti tiesiogiai. Ištyrę protuberanto, įvykusio ties rytiniu Saulės disko pakraščiu, spektro duomenis, mokslininkai aiškiai pamatė charakteringus pokyčius, žyminčius bangos judėjimą plazmoje. Tuo metu darytose aukštos raiškos Saulės nuotraukose taip pat matyti greitai judantis medžiagos sutankėjimas. Visos reiškinio savybės puikiai atitinka prognozuojamus Alfveno bangų parametrus. Šis atradimas įrodo ir tai, kad Alfveno bangos egzistuoja Saulės atmosferoje, ir tai, kad jos kyla magnetinio persijungimo sukeltų energingų išsiveržimų metu. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.

***

Kosmoso orų modelis. Žemę juosia du Van Aleno žiedai – erdvės zonos, kuriose Žemės magnetosfera išlaiko pagautas elektringas Saulės vėjo daleles, daugiausiai elektronus ir protonus. Šios dalelės gali pakenkti pro žiedus skrendantiems erdvėlaiviams ar juose esantiems palydovams; tokių palydovų yra labai daug, nes žiedai driekiasi nuo kelių šimtų iki daugiau nei 50 tūkstančių kilometrų atstumo nuo Žemės, taigi apima geostacionarią bei pozicionavimo palydovų orbitas. Dalelių srautai žieduose nėra visiškai tolygūs – kartais sustiprėja, kartais nusilpsta. Turėdami šių pokyčių prognozes, palydovų valdytojai galėtų juos neblogai apsaugoti nuo stipriausių dalelių srautų. Kurį laiką Van Aleno žiedus tyrinėjo dedikuoti NASA palydovai, tačiau pernai jų misija baigėsi, todėl dabar nebeturime tikslios informacijos apie energingų dalelių srautus virš Žemės. Bet naujame darbe pristatytas modelis, labai gerai prognozuojantis šiuos srautus, pasiremdamas tik Žemėje gaunamais duomenimis. Modelis naudoja įvairias neuroninių tinklų atmainas; skirtingos modelio variacijos kalibruotos naudojant tų pačių NASA palydovų duomenis bei informaciją apie Žemę pasiekiančius Saulės vėjo elektronus. Geriausi modeliai pavojingiausių elektronų srauto kitimus viena-dvi dienas į priekį prognozuoja daugiau nei 80% tikslumu. Tai nėra pirmoji šio modelio versija, bet ankstesnės prognozės neviršijo vienos dienos ir buvo gerokai prastesnės. Įdomu, kad vieni geriausių modelių yra patys paprasčiausi, kuriuose Žemę pasiekiančių ir žieduose lakstančių elektronų srautų stiprumas susijęs tiesiškai. Tai reiškia, kad greičiausiai būtent tiesinės sąsajos yra svarbiausios, jungiančios šias elektronų populiacijas. Tyrimo rezultatai publikuojami Space Weather.

***

Naujausias NASA marsaeigis, išskrisiantis šių metų liepą arba rugpjūtį, gavo vardą. Nuo šiol aparatas, anksčiau vadintas tiesiog Mars 2020, yra Perseverance; lietuviškai būtų Atkaklumas. Vardas buvo išrinktas iš daugiau nei 28 tūkstančių pasiūlymų, kuriuos pateikė mokiniai iš JAV mokyklų, po ekspertų komisijos vertinimų ir viešo balsavimo. Atkaklumo tikslas – ištirti Jezero kraterį ir nustatyti, ar ten kada nors egzistavo, o gal ir dabar egzistuoja, gyvybė.

***

Betelgeizė pritemo dėl dulkių. Pernai gruodį pradėjusi temti Betelgeizė sukėlė daug spekuliacijų apie galimai tuojau įvyksiantį supernovos sprogimą. Šios kalbos nepasiteisino – žvaigždė prieš porą savaičių vėl pradėjo ryškėti. Bet klausimas, kodėl ji pritemo labiau, nei bet kada per šimtą metų, liko neatsakytas. Buvo iškelta hipotezė, kad galbūt sumažėjo žvaigždės paviršiaus temperatūra. Taip galėjo nutikti dėl konvekcijos – nuolatinio medžiagos judėjimo iš gelmių į paviršių ir atgal. Visgi naujame tyrime parodyta, kad toks paaiškinimas neteisingas. Išmatavę Betelgeizės spektrą vasario 15 dieną, kai ji buvo kone labiausiai pritemusi, astronomai apskaičiavo, jog žvaigždės temperatūra siekė 3600 kelvinų. Ši temperatūra yra tik 50-100 laipsnių žemesnė, nei išmatuota anksčiau, gerokai prieš šį pritemimą. Tokio skirtumo nepakanka paaiškinti ryškio pokyčiui. Jei ne temperatūra, tuomet kas atsakingas už išblėsimą? Labiausiai tikėtina hipotezė susijusi su dulkėmis. Raudonosios milžinės, tokios kaip Betelgeizė, reguliariai išmeta didžiulius medžiagos pliūpsnius, kurie, toldami nuo žvaigždės, atvėsta ir susikondensuoja į dulkes. Dulkės sugeria dalį žvaigždės skleidžiamų spindulių, todėl žvaigždė atrodo blausesnė. Bet dulkių telkinys gana greitai išsisklaido, ir žvaigždės vaizdas tampa toks, koks buvo anksčiau. Panašius reiškinius astronomai ne kartą stebėjo kitose žvaigždėse-milžinėse, bet Betelgeizė yra gerokai arčiau Žemės, todėl stebėdami ją galėsime procesus nagrinėti daug detaliau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Jaunos planetos kilmės tyrimai. Kartais jaunos planetos aptinkamos judančios orbitomis, sudarančiomis didelį kampą su žvaigždės sukimosi plokštuma. Turint omeny, kad protoplanetinis diskas, iš kurio planetos formavosi, su šia plokštuma turėtų sutapti, kyla klausimas, kodėl pakinta planetų orbitos. Dvi dažnai pateikiamos hipotezės yra didžiuliai susidūrimai planetų formavimosi metu arba žvaigždės-kompanionės gravitacijos poveikis dvinarėje sistemoje. Susidūrimai gali išmušti planetas iš pradinės orbitos į kitokią, o žvaigždė-kompanionė gali pakreipti viso protoplanetinio disko plokštumą, kad ši taptų artimesnė dvinarės žvaigždės orbitos plokštumai. Dabar detalūs jaunos dvinarės žvaigždės ir joje esančios planetos orbitos tyrimai parodė, kad bent tuo atveju nei viena hipotezė neatrodo teisinga. Planeta DS Tuc Ab yra tranzituojanti egzoplaneta, o visos jos sistemos amžius tėra vos 40 milijonų metų. Per tiek laiko lėti procesai neturėtų spėti pakeisti planetos orbitos, tad jos posvyris į žvaigždės sukimosi plokštumą turėtų daugmaž atitikti planetos formavimosi konfigūraciją. Detali tranzito duomenų analizė parodė, kad labiausiai tikėtina, jog planetos orbita į žvaigždės sukimosi plokštumą pasvirusi vos 12-18 laipsnių kampu. Hipotezė, aiškinanti didelį planetų orbitų posvyrį per žvaigždės-kompanionės poveikį teigia, kad posvyrio kampas turėtų būti pasiskirstęs beveik atsitiktinai – kitaip tariant, stebint bet kokią atsitiktinai paimtą sistemą, planetos orbitos posvyrio kampas turėtų būti atsitiktinis dydis tarp nulio ir 180 laipsnių. Stiprių smūgių hipotezė teigia, kad labiau tikėtini turėtų būti dideli posvyrio kampai. Taigi DS Tuc Ab posvyris, nors ir nepaneigia ir nepatvirtina nei vienos hipotezės, atrodo kiek netikėtai mažas. Iš to galima daryti atsargią išvadą, kad nei kompanionė, nei dideli smūgiai, neturėjo didelės įtakos šios planetos formavimuisi. Tai yra pirmas toks detalus labai jaunos planetos orbitos tyrimas; ateityje, pakartojus analizę dešimtims ar šimtams kitų planetų, turėtų paaiškėti, kas visgi pastumia jų orbitas tolyn nuo žvaigždės sukimosi plokštumos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Planetinį ūką formuojanti čiurkšlė. Į Saulę panašios žvaigždės gyvenimo pabaigoje nusimeta išorinius sluoksnius, kurie suformuoja planetinį ūką. Kai kurie ūkai yra sferiški, kiti – dviašiai ar sudėtingos formos. Kol kas neaišku, kas lemia jų formą, o išsiaiškinti sudėtinga, nes sudėtinga stebėti ūkų centrines dalis. Dabar pirmą kartą užfiksuota dujų čiurkšlė, lekianti iš senos žvaigždės ir tik pradedant veikti aplinkinę medžiagą. Žvaigždė W43A, esanti Erelio žvaigždyne, šiuo metu baigia savo gyvenimą. Naujais stebėjimais aptikta medžiagos čiurkšlė, lekianti tolyn nuo žvaigždės net 175 kilometrų per sekundę greičiu. Tai yra daug daugiau, nei anksčiau prognozuotas panašių čiurkšlių greitis, taigi vėlyvos žvaigždžių evoliucijos modelius teks patobulinti. Žinant čiurkšlių greitį apskaičiuota, kad jos su aplinkine medžiaga sąveikauti pradėjo vos prieš 60 metų – palyginus su žvaigždės gyvenimu ir netgi su kelis tūkstančius metų trunkančiu planetinio ūko formavimosi etapu, tai yra labai trumpas laiko tarpas. Aplinkinę medžiaga žvaigždė greičiausiai išmetė seniau – būtent sąveika tarp skirtingu metu išmetamos medžiagos ir suformuoja planetinį ūką. W43A yra didesnioji dvinarės sistemos narė; čiurkšlės greičiausiai susiformavo, kai ant nykstančios žvaigždės branduolio ėmė kristi kompanionės medžiaga. Šis atradimas padės geriau suprasti, kaip čiurkšlės ir aplinkinės medžiagos sąveika sukuria planetinio ūko formą. Turint omeny trumpą sąveikos laiko skalę, tikėtina, kad reikšmingus pokyčius sistemoje galėsime stebėti realiu laiku. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

***

Baltųjų nykštukių susijungimas. Baltosios nykštukės yra į Saulę panašių žvaigždžių liekanos – maždaug Žemės dydžio, bet panašios į Saulę masės objektai, daugiausiai sudaryti iš anglies ir deguonies. Tik susiformavusios, jos yra labai karštos – paviršiaus temperatūra gali siekti net šimtą tūkstančių laipsnių, – bet laikui bėgant vėsta ir blėsta. Dabar aptikta nykštukė, kurios savybės rodo ją esant dviejų baltųjų nykštukių susijungimo produktu. Šį teiginį pagrindžia net trys nepriklausomi įrodymai. Visų pirma, nykštukės WDJ0551+4135 masė siekia 1,14 Saulės masės – gerokai daugiau, nei 0,6-0,7 Saulės masės, būdingos kitoms nykštukėms. Antra, WDJ0551+4135 juda beveik 200 km/s greičiu aplinkinių žvaigždžių atžvilgiu – taip elgiasi labai senos žvaigždės, bet nykštukės temperatūra yra daug aukštesnė, nei tikėtina tokiems seniems objektams. Trečias, svarbiausias, įrodymas – nykštukės atmosfera: ji susideda iš vandenilio ir anglies dujų mišinio. Įprastai baltosios nykštukės atmosfera sudaryta iš helio, vandenilio ir helio mišinio, arba helio ir anglies mišinio, o čia helio visiškai nėra. Taip atsitikti galėjo, jei nykštukė buvo stipriai supurtyta kada nors po susiformavimo – perturbacija galėjo išmesti helį lauk bei išgarinti dalį paviršiuje buvusios anglies. Visas tris neįprastas savybes puikiai paaiškina dviejų baltųjų nykštukių susijungimas į vieną. Tai galėjo nutikti prieš maždaug pusantro milijardo metų, po ne vieną milijardą metų trukusios dvinarės sistemos evoliucijos, kai dvi nykštukės po truputį artėjo viena prie kitos. Tolesni WDJ0551+4135 tyrimai padės geriau suprasti, kaip elgiasi baltosios nykštukės, esančios arti viršutinės masės ribos, kuri siekia apie 1,4 Saulės masės. Nykštukės, išaugusios iki didesnės masės, sprogsta supernovomis, kurias naudojame dideliems kosminiams atstumams matuoti, taigi geriau suprasti jų savybes reikšminga ne tik žvaigždžių evoliucijos tyrimams, bet ir bendram supratimui apie Visatos plėtimąsi. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Paukščių Tako išsilenkimo precesija. Jau daugiau nei pusšimtį metų žinome, kad Paukščių Tako diskas nėra plokščias – jo išoriniai kraštai užsilenkia į priešingas puses. Egzistuoja ne vienas bandymas paaiškinti išsilenkimo kilmę – galbūt tai Magelano debesų gravitacijos poveikis, gal sąveika tarp disko ir tamsiosios materijos halo nesutampančių ašių, gal dar koks efektas. Dabar naujame tyrime parodyta, kad išsilenkimas nėra statiškas, o nuolat kinta, ir daro tai daug greičiau, nei manyta iki šiol. Išnagrinėję daugybės žvaigždžių padėčių bei judėjimo duomenis, surinktus Gaia kosmine observatorija, mokslininkai apskaičiavo, jos išsilenkimas precesuoja, panašiai kaip ant stalo besisukantis vilkelis. Precesijos periodas – laiko tarpas, per kurį išsilenkimas apsuka vieną ratą aplink Galaktiką ir grįžta į pradinę konfigūraciją – yra 600-700 milijonų metų. Tai šiek tiek daugiau, nei 220 milijonų metų, per kuriuos Saulė apsuka analogišką ratą, tačiau įvertinus, kad išsilenkimas prasideda kone dvigubai toliau nuo Galaktikos centro, nei Saulės orbita, jo greitis yra panašus į mūsų žvaigždės. Šiuo metu egzistuojantys išsilenkimą aiškinantys modeliai prognozuoja žymiai lėtesnę precesiją. Mokslininkai neturi vienareikšmio atsakymo, kas sukelia tokią greitą išsilenkimo evoliuciją, bet spėja, kad tai gali būti Šaulio nykštukinė galaktika. Ši maždaug 10 tūkstančių žvaigždžių turinti Paukščių Tako palydovė aplink mūsų Galaktiką sukasi statmenai jos diskui ir praeityje galėjo jau keletą kartų susidurti. Hipotezę reikėtų patikrinti detalesniais modeliais, bet kol kas ji atrodo tikėtiniausia. Apskritai šis atradimas parodo Gaia teleskopo pateikiamų duomenų svarbą – neturėdami daugiau nei milijardo žvaigždžių informacijos, niekaip negalėtume išmatuoti tokio lėto Galaktinių struktūrų judėjimo. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Spiralinėse galaktikose dauguma žvaigždžių sukasi greičiais, siekiančiais šimtus kilometrų per sekundę. Paukščių Take šis greitis yra apie 220 km/s, bet yra ir greitesnių. Pavyzdžiui, galaktikos UGC 12591 žvaigždės lekia beveik 500 km/s greičiu. Apie šią ekstremalią galaktiką ir kaip tokių objektų tyrimai padeda geriau suprasti tamsiąją materiją, pasakoja Dr Becky:

***

Raudoniausios dulkėčiausios galaktikos. Kuo toliau nuo mūsų yra galaktika, tuo greičiau ji tolsta, o jos spinduliuotė dėl Doplerio efekto tampa raudonesnė. Taigi tolimiausios žinomos galaktikos atrodo labai raudonos. Kai kurios iš jų raudonos yra dar ir todėl, kad turi labai daug dulkių, kurios efektyviai sugeria ultravioletinę ir regimąją spinduliuotę bei perspinduliuoja šią energiją ilgomis infraraudonomis bangomis. Herschel kosmine observatorija darytose infraraudonųjų spindulių šaltinių apžvalgose aptikta ne viena tokia ypatingai raudona dulkėta galaktika, bet tuo metu detalesni jų tyrimai nedaryti. Dabar 300 tokių ultraraudonų galaktikų detaliai ištirtos, naudojant kosminį teleskopą Spitzer. Jų savybės gana įvairios, bet vidutiniškai visos galaktikos yra labai tolimos – jų šviesa iki mūsų keliavo beveik 12 milijardų metų. Taip pat galaktikos yra tikrai ekstremalios: nors žvaigždžių jose panašiai, kaip Paukščių Take (apie 370 milijardų), naujos žvaigždės ten formuojasi net 730 Saulės masių per metus sparta – daugiau nei šimtą kartų sparčiau, nei mūsų Galaktikoje. Iki šiol buvo manyta, kad galbūt šios galaktikos vėliau galėjo tapti masyviomis ramiomis – žvaigždžių beveik neformuojančiomis – galaktikomis, kurios matomos vėlyvesniais laikais. Visgi naujajame tyrime įvertinus tokių galaktikų tankį erdvėje ir tikėtiną vėlesnę evoliuciją paaiškėjo, kad jos tikrai negali paaiškinti visų ramių galaktikų egzistavimo. Greičiausiai šios ypatingai raudonos galaktikos yra tik ekstremali ankstyvųjų galaktikų populiacijos dalis, tuo tarpu didžioji dalis galaktikų yra mažesnės, mažiau dulkėtos, o žvaigždes formuoja lėčiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse