Be vandens mes neišgyventume – puikiai tą žinome. Maža to, vanduo būtinas visai žemiškai gyvybei, todėl mokslininkai dažnai galvoja, kad ir už Žemės ribų vanduo gali būti geras požymis, kad terpėje gali egzistuoti ir gyvi organizmai. Štai Saturno palydovo Encelado vandenyno modeliai rodo, kad ten greičiausiai yra pakankamai energijos gyvybiniams procesams palaikyti. Taip pat vanduo yra puikus tirpiklis – jo pernešami mineralai leidžia datuoti meteorituose prieš šimtus tūkstančių metų vykusius procesus arba asteroidų istoriją. Dar vanduo gali pasitarnauti kaip žaliava raketiniam kurui – arba elektrolizuojamas, arba maišomas su anglies dvideginiu taip išgaunant metaną. Kitose naujienose – Visatos amžiaus patikslinimas, labai neįprasta baltoji nykštukė ir supernovų skaičiaus Paukščių Take analizė. Gero skaitymo!

***

Elektromagnetinis variklis mažiems palydovams. Pastaruosius du dešimtmečius vis populiaresni tampa palydovai-kubiukai, maždaug 10 centimetrų kraštinės ilgio kubeliai, kuriuos galima palyginus pigiai paleisti į orbitą. Deja, jie ilgai ten neužsibūna: nors ir reta, Žemės atmosfera juos nutempia žemyn per kelias dienas, savaites ar mėnesius – priklausomai nuo pradinio orbitos aukščio. Kad išlaikytų orbitos aukštį, palydovai įprastai naudoja kokį nors variklių kurą – medžiagą, kurią išstumia priešinga judėjimui kryptimi ir taip pagreitėja. Tačiau kubiuke vietos labai nedaug, ribota ir jo masė, taigi daug kuro pasiimti neišeina. Bet yra alternatyvų – savaitgalį į orbitą pakilo eksperimentas, skirtas išbandyti elektromagnetiniam varikliui. MiTEE projekto esmė yra palydovų-kubiukų pora, sujungta laidu, kuriuo į vieną ar kitą pusę gali tekėti srovė. Susidaręs krūvių skirtumas tarp palydovų turėtų išsilyginti per Žemės jonosferą, taip uždarant elektros grandinę. Tekanti srovė turėtų sukurti magnetinį lauką, kuris, sąveikaudamas su Žemės magnetosfera, galėtų pastumti sistemą – pagreitinti ją, kompensuojant atmosferos pasipriešinimą. Bandomojo MiTEE-1 skrydžio metu iš palydovo bus ištiestas metro ilgio strypas su telefono dydžio antgaliu ir matuojama, kokio stiprio srovę įmanoma išgauti jonosferoje. Vėlesniais bandymais, su dešimties metrų ar ilgesniais lynais tarp palydovų, bus tikrinama, kaip įmanoma kontroliuoti palydovų orbitą. Šio metodo pranašumas prieš kitus būdus valdyti palydovus – akivaizdus: nereikia jokio išmetamo kuro, taigi palydovo masę galima išnaudoti naudingiems moksliniams instrumentams. Energiją srovei palaikyti galima gauti iš Saulės elementų. Plačiau su MiTEE susipažinti galite projekto puslapyje.

***

Vandeniniai pokyčiai naujuose meteorituose. Angliniai chondritai yra meteoritai, kurie, manoma, beveik nesikeitė nuo pat Saulės sistemos susiformavimo. Juose pasitaiko mineralų, kurių formavimuisi reikalingas vanduo, bet įprastai manoma, kad šie mineralai susiformavo per pirmus kelis milijonus metų po Saulės sistemos atsiradimo. Tą patvirtina ir radioaktyvusis datavimas. Visgi kartais būna ir kitaip. Naujame tyrime pateikiami įrodymai, kad kai kurių meteoritų uolienos judėjo vandenyje per pastarąjį milijoną metų. Analizei pasirinkti radioaktyvaus urano ir torio izotopai, kurių pusėjimo trukmė matuojama šimtais tūkstančių metų. Uranas tirpsta vandenyje, o toris – ne, taigi tekantis vanduo sunaikina urano ir torio izotopų pusiausvyrą, nusistovėjusią per milijardus metų. Būtent tokie pusiausvyros nebuvimo požymiai ir aptikti: kai kuriose meteoritų zonose yra pernelyg daug urano. Pusiausvyra atsistato per kelias pusėjimo trukmes, tai yra per kelis šimtus tūkstančių metų. Tad galima teigti, jog per pastarąjį milijoną metų šių meteoritų uolienos buvo ištirpusios vandenyje. Tai galėjo nutikti meteoritams atsiskiriant nuo motininio kūno: dažniausiai atsiskyrimas yra dviejų asteroidų susidūrimo pasekmė, o susidūrimo metu galėjo ištirpti dalis asteroide buvusio ledo ir kuriam laikui suformuoti skysto vandens telkinius. Kita galimybė – asteroiduose esantis ledas ištirpo, šiems priartėjus prie Saulės. Šis atradimas parodo, kad ir šiais laikais pirmykščiai asteroidai turi nemažai vandens. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Asteroido Ryugu šiluminė istorija. Asteroidų savybės laikui bėgant keičiasi dėl šiluminių efektų. Pagrindiniai tokie efektai yra du: kaitinimas Saulės šviesa ir susidūrimai. Kaip atskirti, kuris yra svarbesnis konkrečiam asteroidui? Vienas svarbus skirtumas – Saulės šviesa labiau veikia asteroido paviršių, o susidūrimai – ir paviršių, ir gilius sluoksnius. Naujame tyrime šie efektai nagrinėjami analizuojant Hayabusa2 zondo surinktus duomenis. Pernai šis zondas iššovė kulką į asteroidą Ryugu, kuri išmušė maždaug metro gylio duobę. Tolesni stebėjimai parodė skirtumus tarp paviršinio ir gilesnio sluoksnių. Asteroido modeliais paremti skaičiavimai rodo, kad Saulės šviesa iki metro gylio tikrai neįsiskverbia, tad kulkos išmuštoje duobėje turėtų būti matoma šviesos nepaveikta medžiaga. Spektroskopinė informacija parodė, kad duobėje hidroksilo (OH) jungčių, kurių yra ir vandens molekulėse, yra kiek daugiau, nei paviršiuje, taigi Saulės šviesa tikrai išgarino šiek tiek vandens nuo Ryugu paviršiaus. Iš kitos pusės, tų jungčių nėra daug; tai leidžia spręsti, kad asteroido medžiaga buvo įkaitinta iki 300 Celsijaus laipsnių karščio. Saulės šviesa tokį asteroidą tegali įkaitinti iki maždaug 200 laipsnių. Taigi galima daryti išvadą, kad pagrindinis kaitinimas buvo ne Saulės, o smūgių padarinys, ir kad tai nutiko dar Ryugu motininiame kūne. Kai į pastarąjį atsitrenkė kitas asteroidas ir pažėrė šipulius, iš kurių vėliau susiformavo pats Ryugu, tie šipuliai jau buvo praradę vandenį. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Metano gamyba Marso sąlygomis. Ateityje erdvėlaiviai skraidys ne tik iš Žemės į Marsą, bet ir atgal. Tam jiems reikės kuro, kurį gabentis visą kelią iš Žemės yra labai neekonomiška. Kaip pasigaminti kuro Marse? Vienas būdas yra tirpdyti ledą ir skaidyti vandenį į vandenilį ir deguonį: sumaišytos šios dujos gali veikti kaip neblogas raketinis kuras. Kitas variantas – gaminti metaną iš anglies dvideginio, bet šis procesas labai neefektyvus. Naujame tyrime pristatomas būdas, kaip jį gerokai paspartinti. Tam tereikia labai paprasto katalizatoriaus – cinko atomų. Įprastai metanas gaminamas vadinamu Sabatier procesu: dviejų žingsnių procedūra, kurios metu pirmiausia elektrolizuojamas anglies dvideginis, o paskui jis maišomas su vandeniu, taip gaunant metano ir deguonies. Tokios reakcijos vykdomos Tarptautinėje kosminėje stotyje, taip išgaunamas deguonis, reikalingas įgulai kvėpuoti. Tyrėjai nustatė, kad sumaišius reagentus su cinku, reakcija gali prasidėti be vandens elektrolizavimo, kitaip tariant, nelieka poreikio atskirti deguonį. Kol kas tai – tik laboratorinė proceso demonstracija, taigi praktinio pritaikymo reikės palaukti. Visgi perspektyva daug efektyviau pasigaminti kuro grįžimui iš Marso į Žemę skamba puikiai: ne tik žmonių kelionėms, bet ir automatizuotoms mėginių pargabenimo misijoms. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of the American Chemical Society.

***

Encelado gelmių tinkamumas gyvybei. Saturno palydovas Enceladas po paviršiaus ledynais slepia vandenyną, iš kurio kartais trykšta geizeriai. Juose atrastos vandenilio molekulės leidžia spręsti apie gelmėse esančią energiją ir vykstančias įvairias chemines reakcijas. Naujame tyrime nagrinėjama, kokios tos reakcijos galėtų būti ir kiek energijos jos galėtų išlaisvinti. Tyrėjai apskaičiavo galimą reakcijų eigą bei jų produktų gausos kitimą trim atvejais. Pirmuoju atveju vandenyne reikšmingos tik deguonies ir vandenilio peroksido molekulės, o kitais dviem – dar ir redukuojančios ištirpusios molekulės arba vandenyno dugne esantys mineralai. Visais trim atvejais tikėtinas laisvosios energijos kiekis susidarančiame reakcijų tinkle yra pakankamas, kad žemiški mikroorganizmai galėtų gaminti adenozino trifosfato molekules – pagrindinį gyvų organizmų energijos kaupimo junginį. Taip pat apskaičiuota, kad deguonies kiekis visais trim atvejais būtų pakankamas, kad Encelado vandenyno dugne galėtų egzistuoti maždaug viena deguonimi kvėpuojanti ląstelė kubiniame centimetre. Metanu kvėpuojančių ląstelių galėtų būti kelis šimtus kartų daugiau – panašiai, kaip ir Žemės vandenynuose bei Antarktidos ežeruose. Nors šie skaičiavimai jokiu būdu neįrodo, kad Encelade egzistuoja gyvybė, jie atskleidžia, kad palydovo gelmėse gali vykti daugybė įdomių cheminių reakcijų. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Artimiausia Saulei žvaigždė Kentauro Proksima daugybę metų domina astronomus. Praeitą mėnesį iš jos pusės atsklidęs nepaaiškintas radijo signalas susidomėjimą tik išaugino. Apie šią sistemą, galimybes ten egzistuoti gyvybei, kosmines misijas ir susijusias įdomybes pasakojama Event Horizon kanale:

***

Rudosios nykštukės atmosferos cirkuliacija. Rudosios nykštukės yra tarpiniai objektai tarp planetų ir žvaigždžių. Bent 13 kartų masyvesni už Jupiterį, jie yra pakankamai tankūs, kad centre galėtų vykti sunkių vandenilio izotopų – deuterio ir tričio – termobranduolinės reakcijos, bet jų nepakanka nusverti objekto gravitacijai, tad kūną nuo susitraukimo palaiko dujų slėgis, o ne spinduliuotė. Pasiekus 80 Jupiterio masių, arba 8% Saulės masės, kūnas tampa žvaigžde. Artimiausia žinoma rudoji nykštukė yra Luhman 16 AB – dvinarė sistema, nutolusi vos per du parsekus nuo Žemės. Naujame tyrime pristatomi jos atmosferos tyrimai. Sistema pateko į egzoplanetų paieškos teleskopo TESS stebėjimų lauką, o šis teleskopas labai tiksliai fiksuoja žvaigždžių šviesio kitimą laikui bėgant. Gautoji šviesos kreivė leido įvertinti, kaip kinta abiejų sistemos narių šviesis. Stebėjimai apėmė daugiau nei 18 dienų laikotarpį – tai atitinka apie 100 Luhman 16 B apsisukimų aplink savo ašį. Pastaroji nykštukė už Jupiterį masyvesnė apie 28 kartus. Duomenyse tyrėjai aptiko reguliarius pokyčius su keturių ilgių periodais: 2,5, 5,28, 6,94 ir 90,8 valandos. Stipriausias yra 5,28 valandos periodas – jis turbūt atitinka Luhman 16 B sukimosi periodą. 6,94 valandos greičiausiai yra Luhman 16 A sukimosi periodas. Tuo tarpu 2,5 valandos, panašu, yra Luhman 16 B atmosferos struktūrų judėjimo/kitimo periodas: aplink rudąją nykštukę sukasi stiprių vėjų genamos debesų juostos, panašios į Jupiterio. Ilgiausias periodas atitinka arti nykštukių ašigalių besiformuojančių poliarinių audrų evoliuciją. Detalios struktūrų kitimo savybės gerai atitinka planetinių bangų modelį, kitaip tariant, tai beveik neabejotinai yra požymis, kad rudųjų nykštukių atmosferos labai panašios į Jupiterio. Ateityje panašiais tyrimais tikimasi išanalizuoti ir daugiau nykštukių, o tai leis suprasti, kaip keičiasi objektų atmosferos, augant jų masei ir temperatūrai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Labai šaltos žvaigždės superžybsnis. Visos žvaigždės karts nuo karto žybteli, kaip ir mūsų Saulė. Mažesnės už mūsiškę žvaigždės žybsi ne ką blausiau – tai yra viena priežasčių, kodėl jų planetos greičiausiai nėra labai gera vieta gyvybei. Praeitą savaitę pranešta apie ryškiausią aptiktą ultra-šaltos žvaigždės žybsnį. Ultra-šaltomis vadinamos žvaigždės, kurių paviršiaus temperatūra neviršija 2700 kelvinų (Saulės – 5700 kelvinų), o masė – 30% Saulės masės. Daugiausiai šios žvaigždės spinduliuoja infraraudonųjų spindulių, o rentgeno ruože yra beveik nematomos. Visgi kartais ir jose nutinka žybsniai. Naujai aptiktas žybsnis įvyko žvaigždėje SDSS J013333.08+003223.7 (šis katalogo numeris žymi žvaigždės koordinates danguje), kuri nuo mūsų nutolusi apie 140 parsekų. Žybsnis, užfiksuotas prieš kiek daugiau nei dvejus metus, maždaug keturioms valandoms padidino žvaigždės ryškį apie 6000 kartų. Įdomu, kad didžiausias šviesis buvo pasiektas per 50 sekundžių nuo žybsnio pradžios. Viso žybsnio metu išspinduliuota tiek energijos, kiek žvaigždė ramybės būsenoje išspinduliuotų per mėnesį. Jei šioje sistemoje yra planetų, toks žybsnis tikrai gerokai pažeistų jų atmosferas ar paviršinę gyvybę. Žybsnį pavyko užfiksuoti naudojant gana naują teleskopą GWAC, kuris daro labai dažnas didelio dangaus ploto nuotraukas, taigi gali greitai pastebėti kintantį šaltinių šviesį. Ateityje panašiais stebėjimais tikimasi užpildyti pažinimo spragas apie mažų žvaigždžių ekstremalius šviesio pokyčius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Baltųjų nykštukių susiliejimo padarinys. Baltosios nykštukės – į Saulę panašių žvaigždžių liekanos – kartais skrieja dvinarėse sistemose ir, laikui bėgant, susijungia. Jei poros masė viršija Chandrasekharo ribą, maždaug 1,4 Saulės masės, susijungus prasideda nežabotos termobranduolinės reakcijos ir naujasis darinys greitai išsilaksto į gabalus kaip Ia tipo supernova. Bent jau dažniausiai. Pastaraisiais metais aptikta keletas baltųjų nykštukių, atrodo, išgyvenusių Ia tipo supernovos sprogimus. O dabar aptikta žvaigždė, atrodo, esanti per vidurį tarp tokio sprogimo, kurį išgyveno, ir to, kurio jau nebeišgyvens. Ūko IRAS 00500+6713, esančio maždaug 3,1 kiloparseko atstumu nuo mūsų, centre prieš porą metų atrasta žvaigždė, nuo kurios pučia vėjas, greitesnis nei bet kuriame kitame panašiame ūke. Dabar pirmą kartą išmatuotas tos žvaigždės spektras ir nustatyta, kad joje yra daug neono, magnio, silicio ir sieros, nors kitais požymiais ji atitinka baltąją nykštukę. Taip pat įvertinta žvaigždės masė viršija Chandrasekharo ribą. Tyrėjų teigimu, greičiausiai objektas susiformavo susijungus dviem skirtingos masės baltosioms nykštukėms. Viena – mažesnė ir įprastesnė – buvo sudaryta daugiausiai iš anglies ir deguonies, o kita – masyvesnė – iš deguonies ir neono, su sunkesnių elementų priemaišomis. Susijungimo metu įvyko sprogimas, vadinamas Iax tipo supernova; tai yra silpnesnis sprogimas, negu Ia tipo, ir jis nesuardė žvaigždės iki galo. Stebimas ūkas yra šio sprogimo padarinys. Žvaigždė greičiausiai yra nestabili, išsipūtusi, ir per 10 tūkstančių metų turėtų susitraukti tiek, kad joje įsižiebs termobranduolinės reakcijos ir įvyks tikras Ia supernovos sprogimas, sudraskysiantis objektą į šipulius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ar Galaktikoje trūksta supernovų? Galaktikų modeliai ir kitų panašių galaktikų stebėjimai rodo, kad Paukščių Take supernovų sprogimai turėtų vykti kas kelias dešimtis metų. Visgi per paskutinį tūkstantmetį neabejotinai identifikuotos vos penkios supernovos, vykusios mūsų Galaktikoje. Ar Paukščių Take supernovos vyksta rečiau, nei prognozuoja modeliai, ar tiesiog daugumos supernovų nematome? Naujame tyrime bandoma atsakyti į šį klausimą, modeliuojant supernovų sprogimo vietas ir jų šviesos kelionę iki Žemės. Vienas gerai žinomas „nepamatytos“ supernovos pavyzdys yra Kasiopėjos A. Tai supernovos liekana, atsiradusi prieš maždaug 325 metus. XVII a. pabaigoje jau buvo naudojami teleskopai, vykdomi astronominiai stebėjimai, bet niekas neužfiksavo naujos žvaigždės atsiradimo – greičiausiai todėl, kad regioną mums užstoja tankios tarpžvaigždinės dulkės. Sumodeliavę, kur turėtų vykti dauguma supernovų sprogimų ir kiek smarkiai tas vietas užstoja dulkės, tyrėjai priėjo išvadą, kad plika akimi aiškiai pamatyti buvo galima tik nedidelę jų dalį: maždaug trečdalį Ia tipo supernovų (baltųjų nykštukių sprogimų dėl termobranduolinių reakcijų) ir maždaug septintadalį kitų (branduolio kolapso, kai miršta masyvi žvaigždė). Per paskutinį tūkstantmetį užfiksuotų supernovų skaičius neblogai atitinka šią prognozę. Iš kitos pusės, modelis prognozuoja, kad supernovos dažniausiai bus aptinkamos Galaktikos centro kryptimi, tuo tarpu realios supernovos užfiksuotos visiškai kitose dangaus vietose. Kodėl taip yra – nežinia. Įdomu, kad net su šiandieniniais teleskopais egzistuoja nemenka tikimybė pražiopsoti Paukščių Take vykstančią supernovą. Tikimybė pamatyti sekančią Ia tipo supernovą yra ~50%, o kitokią – ~33%. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktikų susiliejimai – didingi ir lėti procesai, kurių metu pasikeičia galaktikos struktūra, įsižiebia naujos žvaigždės, dalis senųjų išsviedžiamos į tarpgalaktinę erdvę. Šiame montaže matote šešias besijungiančias galaktikas, fotografuotas Hubble teleskopu.

***

Patikslintas Visatos amžius. Mūsų Visata atsirado prieš maždaug 13,8 milijardo metų. Visgi norėtųsi šį skaičių žinoti tiksliau. Tai nėra tiesiog smulkmeniškas įnoris: Visatos amžiaus vertinimas glaudžiai siejasi su kosmologiniu modeliu, o šis – su didelio masto struktūrų formavimusi bei evoliucija ir bendra Visatos raida. Vienas iš būdų nustatyti kosmologinius parametrus, tarp jų ir Visatos amžių, yra kosminės foninės spinduliuotės netolygumų analizė. Naujame tyrime ji atliekama naudojant Čilėje esančio Atakamos kosmologijos teleskopo duomenis. Šis teleskopas, priešingai nei kosminis Planck, negali stebėti viso dangaus, tačiau tą jis atperka aukštesne raiška bei informacija apie spinduliuotės poliarizacija. Poliarizacija – šviesos bangų susilygiavimas viena kryptimi – suteikia žinių apie tai, nuo ko šviesa paskutinį kartą atsispindėjo. Tad šie duomenys papildo žinias apie medžiagos netolygumus kosmose, praėjus 380 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo. Naujoji analizė patvirtino ankstesnius Planck rezultatus, kad Visata plečiasi maždaug 67,9 km/s/Mpc greičiu (taigi 10 megaparsekų atstumu esanti galaktika nuo mūsų dėl Visatos plėtimosi tolsta 679 km/s greičiu). Taip pat nustatytas Visatos amžius – 13,77 milijardo metų – gerai atitinka ankstesnius Planck rezultatus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tokios naujienos iš pirmosios pilnos metų savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse