Kietą paviršių turinčių kūnų plutos dažnai saugo labai daug informacijos apie jų evoliuciją. Štai vieno didelio Veneros kraterio analizė parodė, kad planeta greičiausiai nebuvo vulkaniškai aktyvi pastaruosius 0,3-1 milijardo metų. Saturno palydovo Rėjos pluta yra ledo sluoksnis, bet ir jame vyksta įdomūs reiškiniai, pavyzdžiui cheminės reakcijos, kuriančios hidraziną. Kieti paviršiai kartais gali išnirti iš po storo debesų sluoksnio – panašu, kad per milijardus metų taip nutinka vidutinio dydžio planetoms, esančioms arti savo žvaigždžių. Kitose naujienose – Paukščių Tako disko išsilenkimo analizė, galaktikų žvaigždžių formavimosi istorijų priklausomybė nuo jų dydžio, keistas magnetaro elgesys ir juodosios skylės analogas kriauklėje. Gero skaitymo!
***
Prieš 50 metų, 1971-ųjų vasario 7 dieną, Apollo 14 misijos astronautai paliko Mėnulio orbitą ir patraukė atgal į Žemę. Nuotraukoje, darytoje iš orbitinio modulio, matome virš Mėnulio horizonto kylantį Žemės pjautuvą. Viena iš Apollo 14 misijos įdomybių – su ja į Mėnulį nukeliavo arti 500 medžių sėklų, kurios vėliau sėkmingai sudaigintos ir išaugintos į Mėnulio medžius (Žemėje, ne Mėnulyje :) ).
***
Veneros litosfera – labai stora? Veneros paviršius yra ganėtinai jaunas – prieš kelis šimtus milijonų metų planetą užliejo lava, ištrynusi senesnių kraterių pėdsakus. Tai reiškia, kad tada Veneroje buvo aktyvių ugnikalnių; kai kurie mokslininkai mano, kad jų gali būti dar ir dabar. Aktyvių ugnikalnių egzistavimas reikštų, kad Veneros litosfera yra plona ir joje esama lūžių, primenančių Žemės tektoninių plokščių ribas (geologai tai vadina „aktyvios litosferos“ planeta). Bet naujo tyrimo autoriai teigia, kad iš tiesų Veneros litosfera yra stora ir tvirta, ir tokia buvo pastaruosius 0,3-1 milijardą metų. Tokia išvada gauta sumodeliavus didžiausio smūginio kraterio Mead formavimosi eigą. Mead kraterio skersmuo siekia 280 kilometrų; jame matomi du žiediniai lūžiai, 190 km ir 270 km skersmens. Lūžių padėtys priklauso nuo planetos plutos savybių, ypač nuo šiluminio laidumo. Skaitmeniniai modeliai parodė, kad maksimalus temperatūros gradientas Veneros plutoje tegali siekti 14 laipsnių kilometrui, kas atitinka 28 milivatų kvadratiniam metrui energijos srautą, sklindantį iš gelmių. Tai yra mažiau nei trečdalis energijos srauto iš Žemės gelmių. Turint omeny, kad Veneros dydis panašus į mūsų planetos, tai reiškia, kad planetos pluta yra gerokai storesnė, nei Žemės, ir veikia kaip puikus šiluminis izoliatorius. Tikslaus jos storio nustatyti šiuo modeliu nepavyko, bet atrodo gana aišku, kad Mead kraterio formavimosi metu – prieš 0,3-1 milijardą metų – Venera jau nebebuvo vulkaniškai aktyvi. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Druskingos Marso nuošliaužos. Marso kopų šlaituose, nukreiptuose į Saulę, kartais įvyksta nuošliaužos. Kurį laiką buvo manoma, kad tai galbūt yra skysto vandens egzistavimo įrodymai, bet vėliau daugelis mokslininkų perėjo prie nuomonės, kad nuošliaužas gali sukelti garuojantis anglies dvideginio ledas. Naujame tyrime parodyta, kad nuošliaužas gali sukurti chloro druskos bei sulfatai, saveikaujantys su vandens ledu. Laboratoriniais tyrimais nustatyta, kad chloridai ir sulfatai, sąveikaudami tarpusavyje, sukuria nestabilius paviršiaus darinius. Tokie procesai aptikti ir kai kuriose vietose Žemėje: pavyzdžiui, chloridų sąveika su gipsu – sulfatine uoliena – destabilizuoja pastarąjį. Sumišę su vandens ledu, chloridai-sulfatai gali sukurti vandens ir ledo mišinį, kuris išlieka pusiau skystas -20 – -40 laipsnių temperatūroje. Tokie mišiniai gali formuotis Saulės apšviestuose kopų šlaituose; ant jų nusėdus dulkėms, visa struktūra destabilizuojasi ir sugriūva. Šis modelis geriau nei ankstesnieji paaiškina nuošliaužų formą ir spalvas. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.
***
Hidrazinas Rėjoje. Kuo detaliau tyrinėjame kitus dangaus kūnus, tuo įvairesnių ir keistesnių jų savybių aptinkame. Štai praeitą savaitę paskelbta duomenų analizė, rodanti, kad Saturno palydovo Rėjos paviršiuje greičiausiai esama hidrazino molekulių. Hidrazinas, sudarytas iš dviejų azoto ir keturių vandenilio atomų, yra labai toksiškas ir reaktyvus junginys, Žemėje naudojamas įvairiems tikslams pramonėje bei farmacijoje, taip pat kaip erdvėlaivių kuras. Junginio – tiksliau, hidrazino monohidrato, sudaryto iš sukibusių hidrazino bei vandens molekulių – egzistavimą atskleidė 179-184 nanometrų ruože matoma sugerties juosta Rėjos spektre. Ją aptiko Cassini zondas, tyrinėjęs Saturno sistemą iki 2017 metų, bet sugerties prigimtis kol kas nebuvo paaiškinta. Laboratoriniais bandymais tyrėjai nustatė, kad tokią sugertį gali sukurti du junginiai: hidrazino monohidratas arba trichlorometanas – molekulė iš anglies, vandenilio ir trijų chloro atomų. Paaiškinti chloro junginių egzistavimą Rėjos paviršiuje sudėtinga; vienintelis realistiškas jų šaltinis yra asteroidai, bet jie turėtų sukurti junginių sankaupas arti smūgių vietų, tuo tarpu sugerties juosta matoma visose fotografuotose Rėjos paviršiaus vietose. Hidrazinas į Rėją galėjo atkeliauti iš gretimo palydovo Titano atmosferos; taip pat šios molekulės formuojasi, kai Saturno magnetosferoje esančios energingos dalelės pataiko į amoniako molekules, o amoniakas gali Rėjoje egzistuoti nuo pat jos susiformavimo. Dar viena kilmės galimybė yra tarša iš paties Cassini zondo, bet pastarasis, skrajodamas aplink Saturno palydovus, nenaudojo hidrazinu varomų variklių, taigi tokio įvykio tikimybė labai menka. Šis atradimas praplečia žinias apie cheminę įvairovę Saulės sistemos kūnuose bei sudėtingas sąveikas tarp palydovų ir didžiųjų planetų magnetosferų. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.
***
Senų žvaigždžių egzoplanetos mažesnės. Atrandant vis daugiau egzoplanetų, tampa įmanoma daryti jų populiacijos statistinę analizę. Prieš keletą metų paaiškėjo, kad arti žvaigždžių esančias planetas galima suskirstyti į dvi grupes – uolines ir dujines – o tarpinių, maždaug Neptūno dydžio ir šiek tiek mažesnių, beveik nėra. Priežastis, kodėl jų nėra, atrodo gana aiški: žvaigždės spinduliuotė ir vėjas išgarina Neptūno dydžio planetos atmosferą ir palieka tik uolinį už Žemę truputį didesnį branduolį. Bet iki šiol nebuvo aišku, kaip sparčiai tas garavimas vyksta. Naujo tyrimo autoriai pateikia atsakymą – vieną-kelis milijardus metų. Tyrimui pasitelkti Keplerio bei Gaia teleskopų duomenys. Kepleris aptiko daugybę egzoplanetų ir tiksliai nustatė jų spindulio santykį su žvaigždės spinduliu. Gaia ištyrė daugybę žvaigždžių ir gerai nustatė jų parametrus, įskaitant spindulį bei amžių. Apjungę šiuos duomenų rinkinius, tyrėjai pastebėjo, kad jaunų, mažiau nei milijardo metų amžiaus, žvaigždžių aplinkoje superžemių (uolinių už Žemę didesnių planetų) yra maždaug 60% tiek, kiek subneptūnų (dujinių už Neptūną mažesnių planetų), o senesnių nei milijardo metų žvaigždžių aplinkoje vienų ir kitų yra po vienodai. Pastebėta, kad žvaigždei senstant truputį mažėja ir kiek toliau esančių Neptūno tipo planetų spinduliai – tai greičiausiai reiškia, kad tik susiformavusios šios planetos turėjo nemenką vandenilio ir helio apvalkalą, kurį žvaigždės spinduliuotė pajėgė nupūsti ir didesniu atstumu. Dar viena įdomybė – pasirodė, kad riba tarp „mažų“ ir „didelių“ planetų auga su žvaigždės mase; greičiausiai taip yra todėl, kad prie masyvesnių žvaigždžių susiformuoja masyvesni uoliniai planetų branduoliai. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Mažiausių žvaigždžių protoplanetiniai diskai. Planetos formuojasi iš protoplanetinių diskų, kurie supa jaunas žvaigždes. Iki šiol atrasta ne viena dešimtis tokių diskų, tačiau įprastai jie randami prie į Saulę panašių ar netgi masyvesnių žvaigždžių. Tuo tarpu dauguma egzoplanetų randamos prie mažesnių už Saulę M spektrinės klasės žvaigždžių. Dabar pirmą kartą prie tokių žvaigždžių aptikti ir protoplanetiniai diskai. Mažų žvaigždžių mažesni ir diskai, todėl jų spinduliuotė labai blausi, o atskirti ją nuo foninio triukšmo – sudėtinga. Visgi detali analizė leido išskirti struktūras šešiuose diskuose aplink mažas žvaigždes Tauro žvaigždėdaros regione. Dviejų žvaigždžių diskai turi aiškias skyles centre, o vienas – tarpą, skiriantį vidinę ir išorinę disko dalis. Šias struktūras galėtų suformuoti augančios 0,1-0,4 Jupiterio masės planetos; nors pačios planetos neaptiktos, to ir nebuvo tikėtasi. Dulkių kiekis diskuose gana didelis – nuo šeštadalio iki beveik pusės dujų masės. Šie skaičiai atitinka teorines prognozes, jei darome prielaidą, kad dulkių migracija artyn prie žvaigždės yra labai efektyvi. Priartėjusios labai arti žvaigždės, dulkės išgaruoja ir nebegali formuoti planetų. Taigi mažos masės žvaigždžių aplinkoje planetų formavimosi periodas greičiausiai trunka trumpiau, nei prie didesnių. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Keistas magnetaro elgesys. Magnetarai yra reta neutroninių žvaigždžių – masyvių žvaigždžių liekanų – rūšis. Pavadinimą jiems davė labai stiprūs magnetiniai laukai, kurie lemia ir daugelį objektų savybių. Šiuo metu žinoma apie 30 magnetarų Paukščių Take ir aplinkinėse galaktikose; dauguma jų aptikti rentgeno spindulių diapazone, kuriame kartais sužimba ypatingai ryškiai. Kai kurie magnetarai taip pat žybsi ir radijo bangų ruože, kaip ir mažiau įmagnetintos neutroninės žvaigždės pulsarai. Dabar paskelbta pernai kovą aptikto magnetaro Swift J1818.0-1607 žybsnių analizė atskleidė, kad jo magnetinio lauko konfigūracija yra labai sudėtinga ir nuolat kinta. Daugumos magnetarų radijo žybsniai yra vienodai ryškūs plačiame dažnių ruože, o J1818 daug ryškiau švyti žemuose dažniuose, nei aukštuose. Panašiai atrodo pulsarų žybsniai. Toks magnetaro elgesys ėmė keistis po keleto mėnesių: birželį žybsniai pradėjo keistis iš pulsariškų į įprastus magnetarams, liepą šie pokyčiai padažnėjo, o dar po mėnesio objektas perėjo į visiškai magnetams būdingą žybsėjimą. Taip pat nuolat kito atsklindančios spinduliuotės poliarizacija. Teorinis modelis, paaiškinantis pulsariško žybsėjimo savybes, rodo egzistuojant labai didelį kampą tarp pulsaro sukimosi ir magnetinės ašių. Įprastai magnetarų magnetinė ašis beveik sutampa su sukimosi ašimi, tad šis neatitikimas gali bent iš dalies paaiškinti keistą J1818 elgesį. Taip pat gali būti, kad abu magnetaro magnetiniai ašigaliai yra gana arti vienas kito, o ne priešingose žvaigždės pusėse – tai paaiškintų spinduliuotės pobūdžio kitimą, kai magnetinio lauko linijos, susiraizgiusios prie artimų ašigalių, ima persijunginėti. Šis atradimas gali padėti daug geriau suprasti magnetarų magnetinio lauko išsidėstymą žvaigždės paviršiuje ir nustatyti, kaip jis išauga iki tokių didelių verčių – dešimtis trilijonų kartų didesnių, nei Žemės magnetinio lauko intensyvumas. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Palydovės gravitacija išlenkė Galaktiką. Jau kurį laiką žinoma, kad Paukščių Tako diskas yra išlinkęs – išorinės jo dalies plokštuma nesutampa su vidine. Dabar pristatyta didžiausio masto Galaktikos žvaigždžių judėjimo analizė, rodanti išsilenkimo apimtis. Pasitelkę Gaia teleskopo duomenis bei APOGEE žvaigždžių cheminės sudėties apžvalgos rezultatus, tyrėjai nustatė, kad išsilenkimas prasideda maždaug ties 8,87 kiloparsekų atstumu nuo Galaktikos centro. Tai yra šiek tiek daugiau, nei Saulės nuotolis, siekiantis apie 8 kiloparsekus. Be to, išsilenkimas matomas visų amžių ir tipų žvaigždžių populiacijose. Tai reiškia, kad diskas išlinko ne dėl vidinių procesų – jie pasireikštų skirtingai nevienodo amžiaus žvaigždėms. Labiausiai tikėtina išsilenkimo kaltininkė yra palydovinė Šaulio nykštukinė galaktika, kurios artimas praskridimas pro Paukščių Taką prieš tris milijardus metų galėjo supurtyti diską, o poveikio padariniai matomi iki šiol. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Pernai gruodį paskelbtas trečiasis Gaia teleskopo duomenų paketas. Kaip jis praplėtė žinias apie Paukščių Tako ir jo aplinkos struktūrą bei savybes, pasakoja Launch Pad Astronomy:
***
Nykštukinės galaktikos tamsusis halas. Visos galaktikos turi tamsiosios materijos halus, kurie driekiasi gerokai toliau, nei pagrindinė galaktikos žvaigždžių dalis. Skaitmeniniai modeliai rodo, kad nykštukinių galaktikų halai turėtų būti ypatingai išplitę, lyginant su regimosios materijos pasiskirstymu, bet aptikti juos stebėjimais – labai sudėtinga. Nykštukinių galaktikų halai nėra tokie dideli, kad sukurtų reikšmingus gravitacinius lęšius, o retai pasitaikančios žvaigždės galaktikos pakraščiuose skleidžia nedaug šviesos, kurią gali užfiksuoti mūsų teleskopai. Visgi žinant, ko ieškai, tą padaryti įmanoma. Praeitą savaitę pristatyti nauji Paukščių Tako palydovės, nykštukinės galaktikos Tukano II, pakraščių stebėjimai. Jie atlikti ant teleskopo sumontavus specialų fotometrinį filtrą, kuris gerai praleidžia žvaigždžių, turinčių labai mažai už helį sunkesnių cheminių elementų, spinduliuotę. Taip pavyko aptikti žvaigždžių, priklausančių šiai galaktikai, bet nutolusių nuo centro net devynis kartus toliau, nei galaktikos pusės šviesio spindulys. Žvaigždžių judėjimas atitinka galaktikos, taigi jos tikrai yra šios galaktikos dalis. Žvaigždžių sudėtyje geležies yra tūkstantį kartų mažiau, nei Saulėje – tai rodo, kad jos tikrai primityvios, susiformavusios prieš 13 milijardų metų. Atradimas patvirtina, kad Tukano II yra mažiausiai sunkių cheminių elementų turinti galaktika. Apskaičiuota tamsiosios materijos halo masė viršija 10 milijonų Saulės masių ir atitinka ankstesnius spėjimus, paremtus įprastinėmis halų formomis. Taigi naujieji duomenys patvirtina, kad ta įprastinė halo forma tinka ir tokiai mažai galaktikai. Tukano II yra viena primityviausių galaktikų Vietinėje grupėje, greičiausiai visą Visatos amžių nesąveikavusi su kitomis. Atradimas svarbus dėl dviejų priežasčių: visų pirma, jis padės geriau suprasti izoliuotų galaktikų evoliuciją; antra, jis parodo, kad net ir nykštukinių galaktikų pakraščių tyrinėti įmanoma jau šiandien egzistuojančiais teleskopais. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Išplitusiose galaktikose žvaigždėdara ilgesnė. Prieš maždaug 10 milijardų metų Visatoje žvaigždės formavosi sparčiausiai. Ankstesniais ir vėlesniais laikais sparta buvo mažesnė, o šiandien vidutiniškai tesiekia apie dešimtadalį didžiausios. Bet pavienių galaktikų žvaigždėdaros istorijos gali būti labai skirtingos: vienos žvaigždes formuoti nustoja greitai, kitos – daug lėčiau. Naujame tyrime pateiktas vienas galimas atsakymas, kodėl egzistuoja tokie skirtumai: žvaigždėdara išplitusiose galaktikose lėtėja daug menkiau, nei kompaktiškose. Atradimą tyrėjai padarė išnagrinėję galaktikas Illustris skaitmeniniame kosmologiniame modelyje. Jie atrinko daugiau nei šimtą modelinių galaktikų, kurios 10 milijardų metų praeityje buvo gerokai didesnės, nei vidutinės, ir tokį patį kiekį vidutiniško dydžio galaktikų. Galaktikų dydis čia apibrėžtas per disko pusės masės spindulį: išsipūtusių galaktikų diskų pusė masės užima bent 3 kiloparsekus, vidutinių – mažiau. Tada jie atsekė, kaip atrodė vienų ir kitų galaktikų evoliucija per visą modelio evoliucijos laiką. Paaiškėjo, kad išsipūtusių galaktikų dydis pradėjo augti prieš maždaug 12 milijardų metų; dėl šios priežasties jų centre buvo mažiau dujų, todėl centrinė juodoji skylė augo lėčiau ir mažiau įkaitino visas galaktikos dujas. Juodosios skylės poveikis yra vienas pagrindinių veiksnių, stabdančių žvaigždėdarą galaktikose, taigi išsipūtusios galaktikos žvaigždes formavo ilgiau ir tolygiau, nei vidutinės. Pirminė galaktikų išsipūtimo priežastis nėra iki galo aiški, bet greičiausiai susijusi su susiliejimais: jei besijungiančios galaktikos turi palyginus mažai dujų, jos linkusios išsiplėsti. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Eksperimentinis juodosios skylės analogas. Juodųjų skylių laboratorijoje sukurti kol kas neįmanoma. Tačiau galima sukurti jų analogus – vandens sūkurius. Hidrodinamines ir gravitacines sąveikas matematiškai galima aprašyti labai panašiomis lygtimis, todėl sūkurių sąveika su aplinkiniu vandeniu gali pasitarnauti kaip neblogas analogas sąveikai tarp juodosios skylės ir aplinkinės materijos. Visgi kol kas analogams trūko vieno reikšmingo ingrediento – grįžtamosios reakcijos. Juodoji skylė, rydama medžiagą, išauga, gali pasikeisti jos sukimosi sparta, todėl keičiasi ir poveikis aplinkai. Vandens sūkurys turi būti palaikomas išorine jėga, todėl buvo manoma, kad jo reakcija į aplinkinio vandens judėjimą neįmanoma. Bet dabar grupei mokslininkų pavyko parodyti grįžtamąją reakciją laboratorijoje. Tam jie pasitelkė bangeles, elgesiu analogiškas gravitacinių bangų srautui. Bangelės, susidūrusios su jau egzistuojančiu sūkuriu, jį sparčiai išaugino – tą buvo galima pamatyti tiesiog pagreitėjusiu vandens ištekėjimu iš vonelės. Šis rezultatas parodo ne tik, kad grįžtamąją reakciją įmanoma atkurti hidrodinaminiuose juodųjų skylių analoguose, bet ir tai, kad reakcijos poveikis gali būti greitas ir reikšmingas, todėl tiesiog jos ignoruoti laboratoriniuose eksperimentuose negalima. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse