Kosminiai kūnai gyvena nepalyginamai ilgiau, nei žmonės, bet ir jų gyvenimuose galima išskirti jaunystę, brandą ir senatvę. Praėjusios savaitės naujienose randame kelis pranešimus apie skirtumus tarp šių laikotarpių: jaunos žvaigždės žybsnių, planetų formavimosi bei atmosferų nupūtimo, protingų civilizacijų egzistavimo klausimus. Taip pat sužinome, kad Titane greičiausiai vyksta kriovulkanizmas, asteroidas Vesta bent dalį vandens gavo iš dulkių, senesnių už Saulės sistemą, ir susipažįstame su bandymais aptikti labai arti viena kitos skriejančias dvinares supermasyvias juodąsias skyles. Gero skaitymo!

***

Saulės poveikio jungtinė analizė. Šiuo metu Saulė yra minimalaus aktyvumo būsenoje – jos paviršiuje mažai dėmių, vėjas yra silpnas ir tolygus, praktiškai nevyksta žybsniai. Toks laikotarpis puikiai tinka tyrinėti Saulės įtaką visos sistemos mastu, nes bet kokius pasikeitimus galima sekti nuo Saulės paviršiaus iki planetų. Būtent tokia yra jungtinio įvairių observatorijų projekto Visos heliosferos ir planetų sąveikų (Whole Heliosphere and Planetary Interactions, WHPI), esmė. Projekte dalyvauja įvairios Saulę stebinčios observatorijos, Saulės aplinką tyrinėjantis Parker zondas, Žemės magnetosferą stebintys instrumentai ir netgi Marsą tyrinėjantis zondas MAVEN. Parker zondas šių metų pradžioje ketvirtą kartą praskrido arti Saulės; šįkart jo trajektorija praėjo tiksliai tarp Saulės ir Žemės, taigi buvo užfiksuotos Saulės vėjo struktūros, po kelių dienų pasiekusios Žemę. Saulę stebinčios observatorijos šias struktūras galėjo susieti su dariniai Saulės paviršiuje. Parker užfiksuotos struktūros yra smulkesnės ir sudėtingesnės, nei įmanoma įžvelgti Saulės paviršiuje ar užfiksuoti ties Žeme. Nors kol kas duomenų analizė nebaigta, tyrėjai tikisi, kad šie rezultatai padės susieti Saulės vėjo savybes, stebimas Žemės aplinkoje, su gerokai smulkesne jų struktūra arti žvaigždės.

Vienas iš svarbiausių Saulės poveikių Žemei – šiluma. Energija, gaunama iš žvaigždės, nulemia ir planetos klimatą, todėl Saulės šviesio svyravimai yra labai svarbi klimato kaitos tyrimų dalis. Detaliai šie svyravimai matuojami tik kelis dešimtmečius, nors apytikriai matavimai trunka ne vieną šimtą metų. Kaip patikslinti duomenis? Vienas būdas – tyrinėti į Saulę panašias žvaigždes. Naujame tyrime pristatoma 72 žvaigždžių šviesio kintamumo analizė ir pritaikoma Saulės poveikiui modeliuoti. Žvaigždės stebėtos 1993-2017 metų laikotarpiu, taigi surinktų duomenų yra labai daug – jie prilygsta Saulės stebėjimams kone du tūkstančius metų. Remiantis šiais duomenimis sukurtas tikėtinas Saulės kintamumo modelis parodė, kad nuo 1750 metų Saulės teikiama energija Žemei svyravo ±4,5 vatų į kvadratinį metrą ribose. Tai atrodo nedaug, bet šie svyravimai yra gerokai didesni, nei kitais metodais apskaičiuota standartinė vertė -0,1±0,2 vatų į kvadratinį metrą, ir netgi didesni nei žmonijos indėlis į globalinį atšilimą – 2,2±1,1 vatų į kvadratinį metrą. Taigi kol kas šitaip apskaičiuotas Saulės kintamumas nėra labai naudingas klimato modeliams, bet tolesni stebėjimai turėtų gerokai patikslinti rezultatus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žaliuojanti Marso atmosfera. Marsas nuo Žemės skiriasi labai daug kuo, bet turi ir panašumų. Tas pat galioja ir planetų atmosferoms: nors Marse ji daug retesnė ir sudaryta praktiškai vien iš anglies dvideginio, kai kurie reiškiniai ten vyksta labai panašūs į žemiškus. Vienas jų – atmosferos sąveika su Saulės spinduliuote. Žemėje ji pasireiškia šiaurės bei pietų pašvaistėmis ir oro švytėjimu – žalsva šviesa, kuri matoma viršutinėje atmosferos dalyje, žiūrint iš šalies, pavyzdžiui iš Tarptautinės kosminės stoties. Dabar pirmą kartą žalsvas atmosferos švytėjimas užfiksuotas Marse. Europos kosmoso agentūros zondas ExoMars švytėjimą aptiko praeitų metų antroje pusėje, žiūrėdamas tiesiai žemyn į planetos paviršių. Stipriausias švytėjimas užfiksuotas 80 kilometrų aukštyje, bet jo pavyko rasti visur nuo 20 iki 400 kilometrų aukščio. Įdomu, kad Žemėje spinduliuotė kyla dėl deguonies atomų ir azoto oksido molekulių, bet Marse jų praktiškai nėra. Taigi Marse šį švytėjimą greičiausiai sukelia anglies dvideginio skilimas į atomus ir išlaisvinto deguonies spinduliuotė. Švytėjimas aptiktas ir dieninėje, ir naktinėje Marso pusėje – dieną švyti ardomas dvideginis, naktį spinduliuotė kyla dėl anglies ir deguonies jungimosi atgal į dvideginio molekules. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

Kitame tyrime nagrinėjamas chloro turinčių junginių judėjimas Marse. Pasirodo, Raudonosios planetos dulkių audros labai efektyviai atskiria chlorą nuo kitų elementų. Labai sausoje aplinkoje dulkių audros sukuria statinį elektros krūvį, kurio išlydžiai suskaldo įvairius junginius. Tyrėjai šį procesą pademonstravo eksperimentiškai. Išsiskyrusios chloro dujos gali pakilti į atmosferą, vėliau nusėsti kitur paviršiuje ir vėl sureaguoti su aplinkos metalais bei formuoti naujus chloridus. Chloro apytaka – toli gražu ne vienintelis procesas, kurį palengvina dulkių audros; kitus išnagrinėti tyrėjai ketina ateityje. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Planets.

***

Vestos vanduo iš dulkių. Į Žemę vandenį greičiausiai atnešė asteroidai ir kometos, bet tai – ne vienintelis galimas kilmės paaiškinimas. Naujame tyrime pateikiami įrodymai, kad į asteroidą Vestą vanduo pateko su tarpžvaigždinėmis dulkėmis. Gali būti, kad panašus procesas bent dalį vandens atnešė ir į mūsų planetą. Tyrimui pasirinktas vienas meteoritas, 1942 metais nukritęs Žemėje, Sudane; 2011 metais išsiaiškinta, kad jis kilo iš Vestos. Pro mikroskopą meteorite matyti keletas granulių, visiškai nepanašių į aplinkines, o spektrometrinė analizė atskleidė, kad jos beveik neabejotinai yra ypatingai senos, susiformavusios dar prieš Saulės sistemą. Didžioji dalis tuomet egzistavusios medžiagos išsilydė ir persiformavo, tačiau dalis dulkių išliko. Nagrinėdami šias granules, mokslininkai pastebėjo jose tuštumas, susiformuojančias išgaruojant vandeniui. Tad gana pagrįstai galima teigti, jog šios kosminės dulkės atnešė kažkiek vandens į Vestą. Į Žemę taip pat turėjo patekti šiek tiek šių dulkių; tiesa, neįmanoma pasakyti, kiek daug. Tyrimo rezultatai publikuojami Geochimica et Cosmochimica Acta.

***

Vulkaniniai krateriai Titane. Saturno palydovo Titano paviršius yra labai įdomi sistema – ten teka upės, lyja lietūs ir vyksta įvairūs erozijos procesai. Tiesa, skystis ten yra ne vanduo, o metano ir etano mišinys, tuo tarpu vanduo yra ledinės palydovo plutos dalis. Dabar, analizuodami Cassini zondo nuotraukas, tyrėjai identifikavo prie Titano ašigalių esant daug vulkaninės kilmės struktūrų. Tarp jų yra kraterių, koncentrinių žiedų, iškilimų ir panašių darinių, kurie matomi ir Žemėje bei Marse prie ugnikalnių. Kai kurios struktūros yra labai jaunos, jų nespėjo suardyti atmosferinė erozija, taigi vulkanizmas ten gali vykti net ir šiuo metu. Tiesa, tai nėra lavos išsiveržimai, o kriovulkanizmas – vandens ištirpimas ir išsiveržimas pro paviršinius ledynus. Gali būti, kad kriovulkanams susidaryti padeda metanas ar etanas – tai paaiškintų, kodėl daugelis kraterių randami šalia ežerų arba patys yra užpildyti šiais skysčiais. Dar viena priežastis, kodėl krateriai randami ties ašigaliais, yra plutos storis: tose vietose jis greičiausiai yra mažesnis, todėl ir skystam vandeniui išsiveržti lengviau. Vidinio šildymo procesų egzistavimas Titano paviršių padaro dar įdomesnį ir sudėtingesnį. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Planets.

***

Kaip anksti formuojasi planetos? Žvaigždės susiformuoja apsuptos dujų ir dulkių diskų, vadinamų protoplanetiniais diskais. Iš šio disko, dulkėms jungiantis į vis didesnius darinius, formuojasi planetos. Bet pastaraisiais metais gautos detalios diskų nuotraukos iškėlė klausimą, ar juose pakanka medžiagos planetų formavimuisi. Aplink vos 1-3 milijonų metų amžiaus žvaigždes aptiktuose diskuose dulkių tėra tiek nedaug, kad jų neužtektų net vienam Jupiteriui suformuoti. Tuo tarpu realiose planetinėse sistemose dažnai būna ir masyvesnių už Jupiterį planetų, ir ne viena. Naujame tyrime pateiktas atsakymas į šį klausimą – pasirodo, planetos ima formuotis labai anksti ir anksčiau aptikti diskai yra jau gerokai nuskurdinti. Naujajame tyrime nagrinėjamos labai jaunos besiformuojančios žvaigždės Persėjo molekuliniame debesyje. Jų amžius siekia 100-500 tūkstančių metų. Prie šių žvaigždžių aptiktų diskų masė pasirodė esanti labai didelė, pakankama, kad ten galėtų susiformuoti daug planetų. Apskaičiuotas diskų mases tyrėjai palygino su daugiau nei 2000 žinomų brandžių planetinių sistemų masėmis ir nustatė, kad visos šios sistemos galėtų susiformuoti iš tokių diskų. Taigi atrodo, kad planetų formavimasis prasideda per mažiau nei milijoną metų po žvaigždės atsiradimo, o proceso pradžioje planetos auga sparčiausiai ir labai greitai suryja didelę dalį disko medžiagos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Jaunų planetų atmosferų garavimas. Jaunos žvaigždės dažnai yra aktyvesnės už senas – dažniau žybsi energinga spinduliuote ir apskritai skleidžia daugiau rentgeno spindulių. Jie išgarina aplink žvaigždę esantį protoplanetinį diską, taip pat gali paveikti ir besiformuojančias planetas. Naujame tyrime bandoma įvertinti, kiek įtakos jauna žvaigždė Tauro V1298 gali turėti keturioms savo planetoms. Dvi artimesnės planetos yra maždaug Neptūno dydžio, tolimesnės panašios į Saturną. 23 milijonų metų amžiaus žvaigždė šiuo metu skleidžia gana daug rentgeno spinduliuotės, tačiau mokslininkai įvertino, kaip ši spinduliuotė gali keistis žvaigždei senstant. Paaiškėjo, jog rentgeno spindulių srauto turėtų pakakti, kad dviejų vidinių planetų atmosfera būtų visiškai nupūsta ir iš jų liktų tik masyvūs uoliniai branduoliai. Tiesa, tik tuo atveju, jei planetos dar nebaigė formuotis ir yra gana mažo tankio. Laikui bėgant planetų tankis auga, nes dėl gravitacijos jos susispaudžia į vis kompaktiškesnę konfigūraciją. Jei laikytume, kad planetų tankis lygus brandžių planetų, tokių kaip Neptūno, tuomet žvaigždės spinduliuotė jų atmosferų nesunaikintų net per penkis milijardus metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kiek Galaktikoje protingų civilizacijų? Pora praėjusios savaitės naujienų susijusios su gyvybės paieškomis už Saulės sistemos ribų. Pirmoji – netiesiogiai: tyrėjai pateikė tiksliausią įvertinimą, kiek panašių į Žemę planetų gali būti Paukščių Take. Atsakymas – apie šešis milijardus. Skaičius didelis, bet reikia nepamiršti, kad mūsų Galaktikoje yra apie 400 milijardų žvaigždžių, taigi žemiškų planetų turi tik maždaug viena iš 60-ies. Analizei mokslininkai pasitelkė Keplerio teleskopo surinktus duomenis apie planetų tranzitus. Kepleris negali užfiksuoti visų planetų – kai kurios netranzituoja, kitų tranzitai pernelyg menki – taigi mokslininkai sumodeliavo daugybę galimų planetų pasiskirstymų ir įvertino, kaip tokiais atvejais atrodytų Keplerio surenkami duomenys. Atradę, kokie pasiskirstymai duoda į realius panašius duomenis, tyrėjai įvertino, jog vidutiniškai šimtui į Saulę panašių žvaigždžių tenka 18 uolinių planetų gyvybinėje zonoje, kitaip tariant, Žemės analogų. Padauginę šį skaičių iš tikėtino į Saulę panašių žvaigždžių skaičiaus galaktikoje, jie gavo ir galutinį rezultatą. Ankstesnį šio skaičiaus vertinimai davė gana skirtingus rezultatus – nuo mažiau nei milijardo iki daugiau nei 400 milijardų žemiškų planetų Galaktikoje. Naujasis įvertinimas yra tikslesnis ir detalesnis, tad juo pasitikėti galima labiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kitame, daug žiniasklaidoje cituotame, tyrime bandoma atsakyti į klausimą, kiek Paukščių Take galėtų būti civilizacijų, šiuo metu skleidžiančių aptinkamus radijo signalus. Šį klausimą astronomai nagrinėja daugiau nei pusšimtį metų, daugmaž nuo Franko Drake`o ir jo vardo lygties laikų. Naujojo tyrimo autoriai panaudojo geriausias šiandienines žinias apie žvaigždžių formavimosi spartą, jų cheminę sudėtį, uolinių planetų dažnumą prie skirtingų žvaigždžių ir taip toliau. Taip pat jie pasirėmė keliomis prielaidomis apie tai, kiek laiko gali prireikti technologinei civilizacijai susiformuoti, ir kiek laiko ji gali skleisti aptinkamus signalus. Laikant, kad susiformavimas trunka 4,5-5,5 milijardo metų, o signalus civilizacija siunčia tik šimtą metų, Paukščių Take šiuo metu gali būti nuo kelių iki poros šimtų civilizacijų, tikėtiniausias skaičius – 36. Tikimybė nors vieną jų aptikti su šiandieninėmis technologijomis yra nykstamai maža, nes jos greičiausiai yra labai toli, bent už penkių kiloparsekų nuo mūsų. Iš kitos pusės, kaip ir visi analogiški skaičiavimai, taip ir šis remiasi keliomis esminėmis prielaidomis, kurių gerumo patikrinti negalime ir turbūt negalėsime, kol nerasime nežemiškos gyvybės ar netgi technologinės civilizacijos egzistavimo įrodymų. Tad jei jūsų kas nors paklaus, kiek protingų civilizacijų gali būti Paukščių Take, drąsiai sakykite – 42. Atsakymas tikrai ne klaidingesnis, nei bet koks kitas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Nežemiškas civilizacijas galima aptikti pagal jų technopėdsakus – signalus, sklindančius iš jų sukurtų technologijų. Kai kurie signalai, tokie kaip radijo bangos, aptarinėjami ne vieną dešimtmetį. Bet kiti signalai gali būti pavojingi, netikėti, bauginantys ar tiesiog keisti. Apie juos pasakoja John Michael Godier:

***

Jaunos Saulės analogės žybsnis. Saulė ir į ją panašios žvaigždės kartkartėmis sužimba – per trumpą laiką išspinduliuoja daug ultravioletinių, rentgeno ar net gama spindulių. Dabar žybsnis užfiksuotas jaunesnėje nei bet kada anksčiau į Saulę panašioje prožvaigždėje. HOPS 383, nuo mūsų nutolusi per maždaug 400 parsekų, palyginus neseniai susitraukė į žvaigždinio dydžio kūną. Jos gelmėse jau žiebiasi termobranduolinės reakcijos, bet didžioji dalis spinduliuotės kyla iš dujų, krentančių į žvaigždę (toks yra prožvaigždės apibrėžimas). HOPS 383 gaubiantis apvalkalas kol kas yra masyvesnis už pačią prožvaigždę; pasibaigus formavimosi procesui, naujoji žvaigždė turėtų siekti maždaug pusę Saulės masės. 2017 metų gruodį Chandra kosminis rentgeno teleskopas užfiksavo žybsnį, sklindantį iš šios sistemos, trukusį daugiau nei tris valandas. Žybsnio metu prožvaigždės rentgeno spinduliuotė išaugo bent dešimt kartų; žybsnio šviesis daugiau nei 2000 kartų viršijo galingiausią žinomą Saulės žybsnį. Žybsnio profilis – staigus šviesio išaugimas ir lėtas sumažėjimas – labai panašus į labiau išsivysčiusių, bet vis dar labai jaunų žvaigždžių žybsnius. Žybsniai kyla dėl magnetinių procesų, taigi šis atradimas įrodo, kad net ir tokioje jaunoje žvaigždėje vyksta panašūs magnetiniai reiškiniai, kaip ir subrendusiose žvaigždėse. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Į Saulę panašios žvaigždės mirdamos nusimeta išorinius sluoksnius, kurie pasklinda kaip ūkas. Dėl istorinių priežasčių šie ūkai vadinami planetiniais – kadaise pro teleskopus jie atrodė panašūs į planetas, ypač Uraną ir Neptūną. Šiose naujose Hablo nuotraukose matome du jaunus, labai dulkėtus ir greitai besivystančius ūkus. Ūkų išvaizda keitėsi vos per porą dešimtmečių, taigi šiuos pokyčius galima sekti realiose nuotraukose, kuriose atsiskleidžia smūginės bangos ir kiti greitai judantys dariniai.

***

Laisvasis kritimas prie pulsarų. Ar gravitacija visus objektus veikia vienodai? Dar Galilėjas šią hipotezę tikrino mesdamas skirtingo svorio objektus nuo Pizos bokšto. Vėliau analogiškas teiginys tapo vienu pagrindinių Bendrosios reliatyvumo teorijos postulatų. Šis teiginys, vadinamas stipriuoju ekvivalentiškumo principu, teigia, jog kūnas, judantis gravitaciniame lauke, jaučiasi taip, lygtai laisvai kristų neveikiamas jokių jėgų. Naujame tyrime pristatomas tiksliausias postulato teisingumo patikrinimas, atliktas remiantis trinarės žvaigždės PSR J0337+1715 stebėjimais. Sistemą sudaro pulsaras – 366 kartus per sekundę aplink savo ašį apsisukanti neutroninė žvaigždė – ir dvi baltosios nykštukės. Visi trys objektai yra labai maži, tad jų gravitacinė trauka arti paviršiaus labai stipri, bet neutroninės žvaigždės – daug stipresnė, nei baltosios nykštukės. Šešerius metus sistema labai reguliariai stebėta radijo teleskopu, tai leido sukurti detaliausią jos judėjimo modelį. Išnagrinėjus visų trijų žvaigždžių judėjimą paaiškėjo, kad baltosios nykštukės ir neutroninės žvaigždės jaučiami gravitaciniai pagreičiai skiriasi ne daugiau nei viena milijonine dalimi. PSR J0337+1715 šiuo tikslu buvo tyrinėta ir anksčiau, bet ankstesnis rezultatas buvo gerokai mažiau patikimas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Dvigubi aktyvūs galaktikų branduoliai. Kone kiekvienoje galaktikoje egzistuoja supermasyvi juodoji skylė. Kai dvi galaktikos susijungia, po kurio laiko turėtų susijungti ir jų juodosios skylės, bet skaitmeniniai modeliai rodo, kad tam gali prireikti kelių šimtų milijonų metų. Visą šį laiką galaktikoje turėtų egzistuoti du branduoliai, o atstumas tarp jų nuolat po truputį mažėti. Kol atstumas didelis, branduolius galima išskirti stebint galaktiką, bet juodosioms skylėms suartėjus, jų aplinkos vaizdai susilieja į vieną. Tada jas įmanoma išskirti kitais būdais – pavyzdžiui, ieškant periodinių spinduliuotės svyravimų. Mat jei dvi juodosios skylės sukasi viena aplink kitą, tai jos reguliariai artėja prie mūsų arba nuo mūsų tolsta. Artėjančios juodosios skylės aplinka švyti ryškiau ir mėlyniau, o tokį pokytį įmanoma išmatuoti. Ryškumo pokyčiai geriausiai matomi žvelgiant į didžiausios energijos spindulius – būtent tai padaryta naujame tyrime. Astronomai pasinaudojo devynerių metų gama spindulių stebėjimų duomenimis ir išnagrinėjo daugiau nei 2000 aktyvių galaktikų branduolių spinduliuotę, ieškodami periodinių signalų. Aktyvių branduolių spinduliuotė visą laiką kinta, tačiau neperiodiškai, tad periodinių svyravimų paiešką galima palyginti su praplaukusio laivo sukeltų bangų aptikimu audringoje jūroje. Visgi įveikę sunkumus tyrėjai identifikavo 11 galaktikų, pasižyminčių periodiškai kintančia gama spinduliuote. Vidutiniškai signalai kito dvejų metų periodu. Dabar tyrėjai ketina šias galaktikas tyrinėti detaliau, naudodami ne tik gama, bet ir ilgesnių bangų duomenis, ir taip tvirčiau nustatyti, ar ten egzistuoja dvinarės supermasyvios juodosios skylės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse