Kosminiai kūnai dažnai juda tvarkingomis ilgaamžėmis orbitomis – planetos aplink žvaigždes, žvaigždės galaktikose ir panašiai. Bet ne visada. Kartais orbitos pasikeičia ir tampa labai pailgos – taip gauname meteoritus, planetų migraciją ir išmetimus iš sistemų, galaktikų susiliejimus ir kitus įdomius reiškinius. Apie keletą jų rasite naujienų ir šiame Kąsnelyje: čia ir deimantai meteorituose, ir labai karšta bei vieniša egzoplanetos, ir žvaigždžių migracija į Paukščių Tako centrą, ir labai tolimas besiformuojantis galaktikų spiečius. O dar – polediniai ežerai Marse, ypatingai šviesi neaktyvi galaktika bei medžių šešėliai kaip gyvybės pėdsakas. Gero skaitymo!
***
Deimantų meteorituose kilmė. Žemėje deimantai formuojasi mantijoje, kur yra karšta, o slėgis viršija 20 gigapaskalių (maždaug 200 tūkstančių atmosferų). Kartais mikroskopinių deimantų aptinkama ir akmeniniuose meteorituose, vadinamuose ureilitais. Ilgą laiką buvo manoma, kad jie susiformavo panašiomis sąlygomis, kaip žemiškieji. Tai reikštų, kad jie formavosi bent jau Merkurijaus dydžio kūne, o vėliau ta planeta subyrėjo ar bent jau jos mantijoje buvusios uolienos kažkaip buvo išmuštos į kosmosą ir tapo meteoroidų dalimis. Bet naujame tyrime teigiama, kad šių meteoritų kilmę galima paaiškinti tiesiog grafito transformacija, per uolieną einant stipriai smūginei bangai. Grafitas ir deimantas yra anglies atmainos, ir esant tinkamoms sąlygoms vienas gali virsti kitu. Tyrėjai išnagrinėjo trijų ureilitų sandarą ir rado juose įvairaus dydžio – nuo nanometrų iki šimtų mikrometrų – deimantų, taip pat geležies ir grafito inkliuzų. Inkliuzai telkiasi grupėse, kurios sudėtimi gerokai skiriasi nuo pagrindinių silikatinių meteorito uolienų. Silikatuose aptikta labai daug požymių, kad juos paveikė stiprios smūginės bangos. Be to, jau seniau žinoma, kad nanometrų dydžio deimantai gali susiformuoti smūginėse bangose. Šie argumentai, kaip ir grafito bei įvairių dydžių deimantų susimaišymas, leidžia daryti išvadą, kad visi deimantai ureilituose susiformavo būtent dėl smūginių bangų. Geležis galėjo veikti kaip šio proceso katalizatorius – panašiai daroma Žemėje, gaminant deimantus pramoniniu būdu. Šis atradimas padeda ne tik geriau suprasti meteoritų sandarą, bet ir patikslinti Saulės sistemos planetų formavimosi modelius. Tyrimo rezultatai publikuojami PNAS.
***
Dvigubi Saulės žybsniai – pavojingesni. Saulės žybsniai ir vainikinės masės išsiveržimai sukelia geomagnetines audras Žemėje, o jos gali pakenkti elektronikai ir žmonių sveikatai. Naujame tyrime pateikti įrodymai, kad žybsniai gali būti pavojingesni, jei įvyksta netrukus vienas po kito. Atradimas padarytas tyrinėjant vainikinės masės išsiveržimą, įvykusį 2012 metų liepą. Jis pralėkė šalia Žemės, bet jei būtų pataikęs į mūsų planetą, galėjo sukelti audrą, panašią į galingiausią kada nors užfiksuotą – 1859-ųjų Carringtono įvykį. Sumodeliavę to meto Saulės magnetinio lauko vystymąsi bei tarpplanetinės aplinkos savybes, tyrėjai atkūrė išsiveržimą. Vėliau jie pakeitė modelio parametrus, varijuodami žybsnio laiką, praėjusį nuo keturiomis dienomis anksčiau įvykusio išsiveržimo. Paaiškėjo, kad jei vėlesnis išsiveržimas būtų įvykęs anksčiau, ties Žemės orbita jis galėjo būti dar stipresnis. Realaus išsiveržimo greitis netoli žemės siekė 2250 km/s; sprendžiant pagal skaitmeninius modelius, prasidėjęs anksčiau jis galėjo būti net 2750 km/s greičio. Priežastis, kodėl žybsnis, įvykęs netrukus po kito, yra daug stipresnis, yra efektas, panašus į „oro maišą“, susidarantį už lenktyninio automobilio. Vienas išsiveržimas išvalo dalį Saulės vėjo užpildytos terpės, todėl sekančiam plisti tampa lengviau ir jis mažiau sulėtėja, toldamas nuo žvaigždės. Šie rezultatai padės geriau prognozuoti Saulės žybsnių ir išsiveržimų poveikį neseniai prasidėjusiame naujame 11 metų aktyvumo cikle. Tyrimo rezultatai publikuojami Solar Physics.
***
Polediniai ežerai Marse. Jau ne vienerius metus žinome, kad praeityje Marse buvo daug skysto vandens – ežerai, upės ir jūros. Šiandien planetos paviršius labai sausas, bet gali būti, kad skysto vandens telkinių yra gelmėse. Ypač – po ledo kepurėmis. 2018 metais ESA zondo Mars Express duomenyse aptikti galimo tokio ežero įrodymai, o dabar naujais duomenimis patvirtintas tas atradimas ir atrasti dar trys analogiški ežerai. Aplink pietinį Marso ašigalį driekiasi didžiulė amžino įšalo zona, kur ledas išsidėstęs sluoksniais, sudarytais ir vandens bei anglies dvideginio ledo ir dulkių. Mars Express turi radaro instrumentą, kuriuo tyrinėjo maždaug 200 kilometrų skersmens zoną šalia ašigalio. Nauja tų duomenų analizė, paremta panašių Žemės ašigalių ledynų duomenų analizės metodais, atskleidė bent keturis poledinius ežerus. Vienas jų jau žinomas porą metų, tačiau dabar patikslintas ežero dydis – jis siekia apie 20 kvadratinių kilometrų. Kiti trys ežerai mažesni. Nors tiksliai nustatyti ežerų vandens savybes neįmanoma, tyrėjai teigia, kad greičiausiai vanduo yra labai druskingas – tik toks galėtų išlikti skystas Marso sąlygomis giliai po ledu. Gali būti, kad tokie ežerai prie Marso ašigalių egzistuoja milijonus ar net milijardus metų. Jie būtų puiki vieta gyvybės paieškoms Raudonojoje planetoje, tereikia išspręsti techninę problemą, kaip iki jų prisigręžti. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
Popaviršinė gyvybė, žinoma, gali egzistuoti ne tik Marse, bet ir Jupiterio palydove Europoje, Saturno Encelade bei kituose Saulės sistemos kūnuose. Nors kol kas jokių jos požymių dar neaptikome, tai nemažina entuziazmo nuodugniau tyrinėti ir geriau pažinti šiuos kūnus. Naujame tyrime nagrinėjamos teorinės galimybės, kiek įvairiuose kūnuose galėtų būti biomasės. Remdamiesi Žemės gyvybės toleruojamomis ekstremaliomis temperatūros sąlygomis, tyrėjai sukūrė modelį, kuris apskaičiuoja galimą popaviršinės gyvybei tinkamos zonos dydį, priklausomai nuo kosminio kūno masės, paviršiaus temperatūros bei radioaktyvių elementų kiekio branduolyje. Tada jie apskaičiavo, kiek energijos galėtų gauti besivystanti gyvybė, ir taip įvertino galimą biomasės kiekį. Jis pasirodė esąs apie tūkstantį kartų mažesnis, nei Žemės biosferos, net ir geriausiomis sąlygomis. Bet turint omeny, kiek daug gyvų organizmų yra Žemėje, toks apribojimas nuteikia gana optimistiškai. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Marso kraterių paieškos automatizavimas. Į visas planetas nuolatos krenta meteoroidai. Kartais jie pasiekia paviršių ir suformuoja naujus kraterius. Aptikę juos galime nustatyti, kaip dažnai krateriai formuojasi ir kokia yra mažų objektų populiacija Saulės sistemoje. Nepertraukiami Marso stebėjimai vykdomi jau kone 20 metų, labai daug prie to prisideda NASA zondas Mars Reconnaisance Orbiter (MRO). Jo nuotraukose per 14 metų aptikta daugiau nei 1000 naujų kraterių, tačiau, žinoma, jų per tą laiką Marse atsirado daug daugiau. Dabar po truputį kraterių paieškai pasitelkiamas dirbtinis intelektas. NASA tyrimų centro JPL komanda sukūrė algoritmą, kuris automatiškai identifikuoja pokyčius nuotraukose, atitinkančius naujų kraterių paliktas žymes. Algoritmas buvo apmokytas naudojant daugiau nei 6000 MRO nuotraukų, o vėliau jam leista dirbti su visais 112 tūkstančių zondo gautų atvaizdų. Kol kas tarp jų identifikuotas vienas naujas krateris, tiksliau sakant, kraterių grupė – kažkada tarp 2010 ir 2012 metų kritusio ir subyrėjusio meteoro išmuštos kelios iki keturių metrų skersmens duobės. Dar 20 galimų kraterių šiuo metu laukia patvirtinimo naujais, daug detalesniais, MRO stebėjimais. Kol kas algoritmo darbui reikia naudoti superkompiuterius, ir vienai šimtus kvadratinių kilometrų paviršiaus apimančiai nuotraukai išanalizuoti reikia keleto sekundžių. Nors tai daug geriau, nei žmogui reikalingos 40 minučių, ateityje tikimasi tobulesnę algoritmo versiją įdiegti tiesiai į orbitinius zondus, kad jie nuotraukų analizę galėtų atlikti net prieš siųsdami duomenis į Žemę. Taip būtų gerokai sumažinamas siųstuvų bei imtuvų pralaidumo poreikis ir taupomas mokslininkų darbo laikas. Pasiūlymai, kaip integruoti mašininio mokymo algoritmus į planetų tyrimų misijas, išdėstyti prieš kelis mėnesius paskelbtame artimiausio dešimtmečio plane.
***
Nuotraukoje matome bene tikėtiniausią vietą Saulės sistemoje rasti gyvybę už Žemės ribų. Šalia – Jupiteris, aplink kurį Europa ir sukasi. Nuotrauka daryta Hubble kosminiu teleskopu rugpjūčio 25 dieną. Hablas, beje, šiemet švenčia 30-metį ir vis dar džiugina mus puikiais vaizdais ir praturtina žiniomis apie kosmosą.
***
Vieniša Žemės dydžio egzoplaneta. Planetos formuojasi diskuose prie jaunų žvaigždžių. Prie žvaigždžių jos dažniausiai ir aptinkamos, bet ne visada. Kartais gravitacinės sąveikos su kitomis planetomis ar pro šalį skrendančia kaimynine žvaigžde išplėšia planetą iš motininės sistemos ir pasmerkia ją skrajoti vienišą kosmose. Aptikti tokias planetas labai sudėtinga, nes jos praktiškai nieko nespinduliuoja. Visgi kartais tą padaryti pavyksta netyčia – štai dabar paskelbta apie naujai aptiktą mažiausią vienišą egzoplanetą. Ji užfiksuota per gravitacinio mikrolęšiavimo signalą – planetos gravitacija iškreipė toliau esančios žvaigždės šviesą ir sukėlė regimą jos sužibimą. Tai toli gražu ne pirmas gravitacinio mikrolęšiavimo įvykis, sukeltas planetos; šiuo metu žinomos dešimtys taip atrastų planetų. Visgi šis atradimas – OGLE-2016-BLG-1928 – yra trumpiausias: paryškėjimas truko mažiau nei valandą. Apskaičiuota tikėtina planetos masė yra tarp Marso ir Žemės masės – tiksliau jos nustatyti neįmanoma, nežinant atstumo iki lęšiuojančio kūno. Rezultatas puikiai atitinka teorinių modelių prognozę, kad dažniausiai iš planetinių sistemų išmetamos 0,3-1 Žemės masės planetos. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Karščiausia egzoplaneta. Praeitą savaitę paskelbta apie aukščiausią išmatuotą egzoplanetos temperatūrą: Wasp-189 b dieninės pusės karštis siekia 3200 Celsijaus laipsnių. Tai aukštesnė temperatūra nei net kai kurių žvaigždžių. Planeta tiek įkaista, nes skrieja aplink karštą žvaigždę, o vieną ratą apsuka per mažiau nei tris dienas. Planeta žinoma jau seniau – atrasta ji 2018 metais. Naujajame tyrime planetos stebėjimai atlikti nauju kosminiu teleskopu CHEOPS. Geresnis jo jautrumas leido užfiksuoti ne tik planetos tranzitus, bet ir okultacijas – praslinkimus už žvaigždės. Okultacijos metu sumažėjęs sistemos šviesis leido apskaičiuoti planetos skleidžiamą šviesą ir jos temperatūrą. Tranzitai pasirodė esą nesimetriški – žvaigždė pritemdavo truputį tolygiau, o į pradinį šviesį grįždavo staigiau. Tokį netolygumą galima paaiškinti, jei žvaigždė labai greitai sukasi aplink savo ašį ir išsipučia ties pusiauju. Tada pusiaujas yra kiek šaltesnis ir blausesnis, todėl planetos tranzitas ties juo yra mažiau ryškus. Modeliuodami tranzito geometriją tyrėjai priėjo išvados, kad planetos orbita beveik statmena žvaigždės sukimosi ašiai. Taigi planetos istorija buvo audringa – kadaise ji buvo išmušta iš pradinės orbitos į dabartinę. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Medžių šešėliai – gyvybės ženklas? Išeikite į lauką vasarą vidurdienį. Kur bus daugiausia šešėlių? Po pastatais, šalia jų, arba po medžiais. Jei technologinė civilizacija Žemėje neegzistuotų, vienintelė priebėga nuo Saulės spindulių būtų medžių paunksmė. Medžiai yra turbūt gausiausia daugialąsčių organizmų forma Žemėje, tad galbūt jų metamus šešėlius būtų galima panaudoti tokios gyvybės paieškoms egzoplanetose? Naujame tyrime ši idėja nagrinėjama lyginant Žemės ir kitų Saulės sistemos kūnų stebėjimus. Visų pirma tyrėjai patikrino, ar medžių šešėlius galima atskirti nuo negyvų struktūrų, pavyzdžiui kraterių. Atlikę Arizonoje įrengto Mėnulio paviršiaus analogo stebėjimus jie pastebėjo, kad medžių atspindėta šviesa skiriasi ir spektru (medžiai atspindi žymiai daugiau infraraudonos nei regimosios spinduliuotės), ir geometrija (kraterių kraštai nemeta šešėlių, Saulei esant arti zenito). Tolesnei analizei pasitelkti visos Žemės atspindžio spektro duomenys ir palyginti su Mėnulio, Marso, Veneros bei Urano. Atmosferos visai ar beveik neturintys Mėnulis ir Marsas turėtų atspindėti Saulės šviesą daugiausiai atgal, o tankios atmosferos gaubiami Venera ir Uranas – išsklaidyti į šalis. Žemė Saulės šviesą taip pat išsklaido, tačiau stebint, pavyzdžiui, Amazonės miškus, medžių šešėliai sukuria pastebimai kitokį efektą, nei kitų planetų atspindžio spektras. Visgi suvidurkinus visos Žemės duomenis į vieną pikselį – maždaug tokių egzoplanetų duomenų galima tikėtis per artimiausius dešimt metų – medžių kuriami efektai išnyksta. Tad kol kas aptikti medžių ar jų analogų egzistavimo egzoplanetose nepavyks, bet tolimesnėje ateityje tą padaryti turėtų būti įmanoma. Tyrimo rezultatai publikuojami International Journal of Astrobiology.
***
Žvaigždžių migracija Galaktikos centran. Paukščių Tako centre, kaip ir kitose galaktikose, yra žvaigždžių sankaupa, vadinama branduoliniu spiečiumi. Savo Galaktikos centrinį spiečių galime tyrinėti labai detaliai, sekti daugybę pavienių žvaigždžių, o tai padeda suvokti telkinio formavimosi istoriją. Praeitą savaitę paskelbti du darbai, susiję su branduolinio spiečiaus žvaigždžių kilme. Pirmajame darbe, nagrinėdami žvaigždžių judėjimą bei jų chemines savybes, tyrėjai nustatė, kad apie 7% branduolinio spiečiaus žvaigždžių aplink centrą sukasi pastebimai greičiau bei aplink kitą ašį, nei likusios. Nuo likusių skiriasi ir šių žvaigždžių cheminė sudėtis – jos turi gerokai mažiau cheminių elementų, sunkesnių už helį. Kitame darbe tos pačios grupės mokslininkai ištyrė dvi galimas kilmės hipotezes. Naudodami geriausius šiandieninius skaitmeninius modelius, jie suskaičiavo, kaip vystytųsi Galaktikos centro link artėjantis žvaigždžių spiečius. Paaiškėjo, kad stebimą populiaciją paaiškinti galima dviem modeliais: arba jos susiformavo Paukščių Take, kelių kiloparsekų atstumu nuo centro, ir tada atmigravo į centrą; arba jos yra nykštukinės galaktikos, kurią prarijo mūsiškė, likutis. Bet kuriuo atveju žvaigždės Galaktikos centrą turėjo pasiekti prieš 3-5 milijardus metų. Sprendžiant pagal cheminę sudėtį, labiau tikėtinas pirmasis kilmės variantas. Taigi galaktikos centrinis žvaigždžių telkinys gali būti ne tik lokalių, bet ir visoje galaktikoje vykusių žvaigždėdaros procesų atspindys. Tyrimo rezultatai arXiv: populiacijos duomenys ir galima kilmė.
***
Ypatingai šviesi galaktika. Galaktikų šviesa, bent jau ultravioletinė, sklinda daugiausiai iš jaunų žvaigždžių bei aktyvaus branduolio. Praeitą savaitę paskelbta apie šviesiausią žinomą galaktiką, kurios spinduliuotė kyla vien iš jaunų žvaigždžių. Anksčiau šis objektas, žinomas kodiniu numeriu BOSS-EUVLG1, buvo įvardintas kaip kvazaras – labai ryškų aktyvų branduolį turinti galaktika. Visgi detalesni stebėjimai parodė, kad ryški spinduliuotė sklinda iš visos galaktikos. Ją kuria žvaigždės, kurių per metus ten susiformuoja daugiau nei tūkstantis Saulės masių; palyginimui Paukščių Take per metus atsiranda 3-4 Saulės masės naujų žvaigždžių. Taip pat BOSS-EUVLG1 beveik neturi dulkių, kurios šiaip būdingos daugumai galaktikų. Tai gali reikšti, kad galaktikos tarpžvaigždinė medžiaga dar nepraturtinta sunkesniais už helį elementais. Galaktikos šviesa atsklinda iš daugiau nei 10 milijardų metų praeities, taigi ji tikrai gali būti mažiau praturtinta, nei aplinkinės. Tyrėjų teigimu, šis objektas gali žymėti trumpą epizodą daugelio galaktikų evoliucijoje – pirmą stiprų žvaigždėdaros žybsnį. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Tolimiausia kvazaro aplinkos struktūra. Aplinkinėje Visatoje galaktikos nėra išsibarsčiusios atsitiktinai – jos telkiasi į grupes ir spiečius, kuriuos gali sudaryti net ir tūkstančiai galaktikų. Spiečiai pradėjo formuotis taip pat seniai, kaip ir galaktikos – praėjus keliems šimtams milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Bent jau taip rodo skaitmeniniai modeliai. Kartu su galaktikomis formavosi bei augo ir supermasyvios juodosios skylės; kai kurias jų matome ir labai tolimoje Visatoje kaip kvazarus – ypatingai ryškius aktyvius galaktikų branduolius. Vėlgi, skaitmeniniai modeliai prognozuoja, kad juodosios skylės efektyviausiai auga tankioje aplinkoje, kurioje turėtų gerai formuotis ir galaktikų spiečiai, bet kol kas nebuvo aptikta jokių reikšmingų galaktikų sutankėjimų tolimų kvazarų aplinkoje. Dabar pirmą kartą tai padaryta. Prie kvazaro SDSS J1030+0524, kurio šviesa iki mūsų keliauja 12,8 milijardo metų, atrastos šešios kitos galaktikos, išsidėsčiusios penkių megaparsekų spindulio sferoje. Penki megaparsekai yra gana daug – Paukščių Taką nuo Andromedos skiria mažiau nei vienas megaparsekas – tačiau galaktikų koncentracija šioje struktūroje yra dvigubai didesnė, nei vidutiniškai tuo metu Visatoje. Tai nėra tolimiausias žinomas galaktikų spiečius – vienas besiformuojantis telkinys dar 2012 metais aptiktas kiek toliau, jo šviesa iki mūsų keliauja 13,1 milijardo metų. Bet naujasis atradimas įrodo, kad kvazarai tikrai egzistuoja medžiagos sutankėjimuose, o anksčiau tai greičiausiai nebuvo aptikta dėl nepakankamų instrumentų pajėgumų. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Astronomai žino du juodųjų skylių tipus: žvaigždinės masės ir supermasyvias. Bet gali būti, kad Visatoje egzistuoja dar viena jų rūšis – pirmykštės juodosios skylės, susiformavusios netrukus po Didžiojo sprogimo. Nors jų kol kas nebuvo aptikta, jų egzistavimas galėtų paaiškinti kai kurias Visatos keistenybes, netgi tamsiosios materijos prigimtį. Apie tai pasakoja Universe Today:
***
Štai ir visos naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse