Kąsnelis Visatos CDLXXVII: Voratinklis

Tinklai ir voratinkliai supa mus nuo planetinio iki viršgalaktinio masto. Štai pozicionavimo paslaugas teikiančių palydovų tinklai, juosiantys Žemę, galėtų būti naudingi ir naviguojant Mėnulio apylinkėse – tokią technologiją išbandys nauja ESA misija. O kosminis voratinklis – didelio masto struktūrų išsidėstymas Visatoje – po truputį atskleidžia savo paslaptis, astronomams panaudojant vis gausesnius stebėjimus ir naujoviškus analizės metodus. Kitose naujienose – Perseverance prietaisų bandymai Marse, mėginių pargabenimo iš Titano idėja, tarpžvaigždinių objektų dažnumo vertinimai, jaunų žvaigždžių grįžtamojo ryšio poveikio analizė. Gero skaitymo!

***

Navigacija aplink Mėnulį. 2023 metais į orbitą išskris Europos kosmoso agentūros misija Lunar Pathfinder, skirta navigacijos bei komunikacijos sistemų tikrinimui. Vienas iš misijos tikslų, paskelbtas praėjusią savaitę, – išbandyti, kaip panaudoti Galileo globalaus pozicionavimo sistemą navigacijai Mėnulio orbitoje. Galileo ir analogiškos sistemos teikia navigacijos paslaugas Žemės paviršiuje esantiems vartotojams, tad didžioji palydovų skleidžiamos galios dalis nukreipta planetos link. Signalais taip pat naudojasi ir žemojoje Žemės orbitoje skriejantys palydovai. Toliau esantiems pagauti signalą sudėtinga, bet įmanoma, nes dalis jo visgi dalis sklinda ir į šalis. Pavyzdžiui, šiuo metu jau atsiranda navigacinių palydovų signalą fiksuojančių ir naudojančių geostacionarių palydovų, skriejančių 30 tūkstančių kilometrų virš Žemės paviršiaus. Iš principo signalą užfiksuoti galima netgi Mėnulio orbitoje, 380 tūkstančių kilometrų atstumu, bet tam reikalingi labai jautrūs detektoriai. Būtent juos ir tikrins Lunar Pathfinder. Tikimasi, kad Pathfinder detektoriai leis fiksuoti zondo padėtį 100 metrų tikslumu. Tai leis patikrinti ir zondo orbitos stabilumą. Palydovai, skriejantys aplink Mėnulį, ypač priartėjantys netoli palydovo paviršiaus, dažnai nukrypsta nuo kurso dėl plutos sutankėjimų traukos, taigi orbitų stabilumas yra svarbus būsimų misijų, ypač ilgalaikės orbitinės tyrimų stoties, aspektas.

***

Perseverance važiuoja. Vasario 18 dieną Marse nusileido naujausias NASA marsaeigis Perseverance. Kol kas vis dar tikrinami jo prietaisai ir ruošiamasi pradėti mokslinius darbus. Vienas iš bandymų – važiuoklė: kovo 4 dieną marsaeigis pirmą kartą pajudėjo iš nusileidimo vietos. Tąkart jis nuvažiavo vos 6,5 metro, o tą padaryti užtruko daugiau nei pusvalandį. Sistemos veikė puikiai, taigi po kelių dienų išbandytos vėl, jau didesniais atstumais. Iš viso iki šiandien Perseverance nuvažiavęs apie šimtą metrų, o jo kelionę sekti ir dabartinę padėtį matyti galite šiame marsalapyje. Planuojama, kad pradėjus mokslinius tyrimus, marsaeigiui teks važiuoti iki 200 metrų per dieną. Kitų sistemų patikrinimai taip pat einasi be problemų – kameros, rankos, analizės įrankiai veikia nepriekaištingai. Vienas iš įrenginių, sumontuotų Perseverance, yra mikrofonas. Tai antrasis mikrofonas Marse, po InSight zondo. InSight yra stacionarus ir gaudo Marso vėjo garsus, o Perseverance užfiksavo, koks garsas sklinda jam važiuojant. Gaudimas, barškėjimas ir traškesys – nuolatiniai marsaeigio palydovai retoje Raudonosios planetos atmosferoje.

***

Marso branduolio dydis. Kiekvienas pakankamai didelis uolinis kūnas turi plutą, mantiją ir branduolį. Iki šiol branduolio dydis išmatuotas tik Žemėje ir Mėnulyje. Tą padaryti įmanoma tik remiantis seisminių virpesių informacija, o kitose planetose nebuvo tam tinkamų prietaisų. Bet NASA zondas InSight, stovintis Raudonojoje planetoje nuo 2018 metų pabaigos, yra skirtas būtent šiam tikslui. Dabar paskelbta apie Marso branduolio dydžio matavimą, paremtą InSight surinktais duomenimis. Iš viso zondas aptiko daugiau nei 500 drebėjimų. Dauguma jų – visiškai menki, bet apie 50 pasiekė tarp 2 ir 4 balų stiprumą. Tokio stiprumo užtenka, kad būtų galima analizuoti jų aidus ir nustatyti, kaip drebėjimai sklinda per planetą. Skirtingos bangos nevienodai atsispindi nuo kietų ir skystų uolienų sandūrų, taigi galima apskaičiuoti, kokiame gylyje ta sandūra yra. Gautas rezultatas – branduolio spindulys siekia 1810-1860 kilometrų, maždaug dvigubai mažiau, nei Žemės branduolys. Marso spindulys yra beveik 3400 km. Anksčiau buvo manoma, kad Marso branduolys turėtų būti mažesnis. Ankstesni vertinimai paremti Marso masės matavimais ir prielaida, kad branduolio cheminė sudėtis panaši į Žemės. Naujasis atradimas rodo, kad Marso branduolyje turėtų būti daugiau lengvų cheminių elementų, nei mūsų planetos. Tyrimo rezultatai paskelbti Mėnulio ir planetų mokslo konferencijoje.

***

Jupiterio aušros audros. Didžiausia Saulės sistemos planeta Jupiteris pasižymi milžiniškomis stipriomis pašvaistėmis. Žiūrint į pašvaistę konkrečiame regione, pastebėta, kad ji sustiprėja kiekvieną rytą – šis reiškinys pramintas aušros audra. Iki šiol aušros audros stebėtos tik iš Žemės, tad galėjome matyti tik dieninę Jupiterio pusę. Naujame tyrime pristatyti stebėjimai, atlikti zondu Juno, kuris šiuo metu skrajoja aplink Jupiterį. Paaiškėjo, kad audros prasideda dar naktinėje planetos pusėje, bet pasiekusios dieninę dar labiau paryškėja. Nors audros Jupiteryje išskiria nepalyginamai daugiau energijos, jų evoliucija labai primena Žemėje vykstančias sub-audras. Pastarųjų metu irgi įvyksta pašvaisčių žybsniai, kai persijungia magnetosferos ir Saulės vėjo magnetinio lauko linijos. Toks panašumas atrodo netikėtas, nes Žemės ir Jupiterio magnetosferos gerokai skiriasi. Žemės magnetosferą kontroliuoja Saulės vėjas, o Jupiterio magnetosferai labai didelę įtaką daro elektringos dalelės, pabėgančios iš palydovo Ijo vulkanų. Šie atradimai padės geriau suprasti magnetosferų įvairovę ir analizuoti ne tik Saulės sistemos, bet ir egzoplanetų pašvaistes. Tyrimo rezultatai publikuojami AGU Advances.

***

Titano misija pargabens mėginių? Saturno palydovas Titanas, su savo tankia atmosfera ir paviršiniais ežerais bei upėmis, traukia daugybės astronomų dėmesį. NASA planuoja misiją į šį šaltą kūną, kuri padės ištirti metano ir etano upes ir jūras, sudėtingą atmosferos bei paviršiaus sąveiką ir skysčių apykaitos ciklus, ir gal net ieškos egzotiškos gyvybės požymių. Išskristi Dragonfly misija turėtų 2027 metais, o Saturno sistemą pasiekti 2036-aisiais. Dabar pasiūlytas misijos papildymas, kuris galbūt leistų pargabenti Titano atmosferos ir grunto mėginių į Žemę. Mėginių pargabenimas – sudėtinga užduotis, nes sugrįžimui į Žemę reikalingas kuras; nusigabenti jį su savimi skrendant į priekį reikalautų didžiulių masės sąnaudų. Bet Titanas – išskirtinis Saulės sistemos kūnas, dėl savo atmosferos. Joje yra daugybė įvairių cheminių junginių, pradedant paprasčiausiu azotu, baigiant visokiausiomis organinėmis molekulėmis. Vien metanas, kurio pilni Titano ežerai, puikiai tinka kaip kuras. Prie jo reikėtų pridėti deguonies, bet šio elemento Titane taip pat yra, tik jį reikėtų išgauti iš vandens ledo uolienų. Kaip Dragonfly misijos dalis, mėginių grąžinimo prietaisas galėtų būti stacionarus ant paviršiaus nusileidžiantis aparatas. Jis tarnautų kaip bazinė stotis ir pagrindiniam Dragonfly prietaisui – dronui. Tuo pat metu jis prikauptų metano bei pasigamintų suskystinto deguonies, o dronas į jį sukrautų mėginius analizei. Galimybė tyrinėti Titano mėginius Žemėje daugybę kartų padidintų tikėtiną mokslinę misijos naudą. Projektas kol kas yra tik pirminėje stadijoje, tačiau NASA jam jau skyrė 125 tūkstančius dolerių tolesniam vystymui, kartu su 16 kitų projektų. Plačiau apie projektą skaitykite NASA puslapyje.

***

Praskrendančių tarpžvaigždinių objektų dažnumas. 2017 metais aptiktas 1I/’Oumuamua – pirmasis žinomas objektas Saulės sistemoje, atskriejęs iš už jos ribų. Jis pralėkė netoli Saulės, pakeitė trajektoriją ir nuskriejo tolyn. Po beveik dvejų metų aptiktas antras objektas, 2I/Borisov – tarpžvaigždinė kometa. Kaip dažnai tokie svečiai apsilanko Saulės sistemoje? Naujame tyrime bandoma atsakyti, remiantis aplinkinių žvaigždžių judėjimo greičiais bei tikėtinu tokių objektų išmetimo dažnumu. Tyrėjai padarė prielaidą, kad iš savos žvaigždės sistemos objektai išmetami nedideliu greičiu, taigi jų greičių pasiskirstymas Saulės atžvilgiu atitinka aplinkinių žvaigždžių greičių skirstinį. Pastarąjį gana gerai nustatė Gaia kosminė observatorija. Galima objektų koncentracija nustatyta remiantis ankstesnių stebėjimų, kuriais aptikta ‘Oumuamua ir Borisov, rezultatais. Taip apskaičiuota, kad kasmet pro vidinę Saulės sistemą – arčiau Saulės, nei Žemės orbita – pralekia apie septynis į ‘Oumuamua panašius objektus, t. y. tarpžvaigždinius asteroidus. Kometų, tokių kaip Borisov, greičiausiai praskrieja apie tūkstantį kartų mažiau. Įdomus ir tikėtinas objektų greičių pasiskirstymas. Atlekiantys į Saulės sistemą mažesniu nei 1,5 km/s greičiu objektai beveik neabejotinai jau buvo Saulės sistemoje, tačiau vėliau trumpam iš jos pabėgo. Atlekiantys 1,5-100 km/s greičiu, tikėtina, yra Galaktikos plonojo disko žvaigždžių sistemų pabėgėliai – tokie yra šių žvaigždžių greičiai Saulės atžvilgiu. Greitesni objektai turbūt atskrieja iš storojo disko ar halo žvaigždžių. Tokie įvertinimai padės geriau planuoti stebėjimų misijas ir ekspedicijas tokių pralekiančių objektų link, o jų tyrimai leis daug geriau pažinti kitas žvaigždines sistemas, nei mūsiškė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždžių grįžtamojo ryšio poveikis. Oriono molekulinis debesis – vienas artimiausių Žemei žvaigždėdaros regionų. Daugybė įvairios masės jaunų ir dar besiformuojančių žvaigždžių padeda suprasti, kaip dujų gumuluose įsižiebia termobranduolinės reakcijos, kaip užauga žvaigždės masė, kaip formuojasi planetos aplink ją. Naujame tyrime pristatoma didelė stebėjimų analizė, kuria siekiama atsakyti į klausimą, ar besiformuojančių žvaigždžių išmetami medžiagos pliūpsniai sustabdo tolesnį jų augimą. Pasitelkę trijų kosminių teleskopų – Spitzer, Herschel bei Hubble – surinktais infraraudonųjų spindulių duomenimis, tyrėjai išnagrinėjo 304 besiformuojančių žvaigždžių aplinką. Jau seniai žinoma, kad tokios žvaigždės pasižymi išsiveržimais, stipriais vėjais bei čiurkšlėmis. Įprastai manoma, kad šie grįžtamojo ryšio efektai turėtų gana efektyviai išvalyti dujų gumulą, maitinantį pačią žvaigždę, ir apriboti galutinę žvaigždės masę. Pagal tokį scenarijų, kuo besiformuojanti žvaigždė vyresnė – labiau susiformavusi – tuo aplink ją esantys burbulai turėtų būti didesni. Visgi realybė pasirodė esanti visai kitokia – ryšio tarp žvaigždės amžiaus ar evoliucinės stadijos ir aplinkinių burbulų nerasta. Tai reiškia, kad besiformuojančios žvaigždės grįžtamojo ryšio sukuriami burbulai nėra ilgalaikiai dariniai. Greičiausiai jie gana greitai kolapsuoja ir nesustabdo tolesnio medžiagos kritimo į žvaigždę. Taigi klausimas, kodėl susiformavusios žvaigždės masė siekia ne 100%, o tik 30% debesies gumulo, iš kurio formavosi, masės, lieka atviras. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Didžiausia supernovos liekana. Po supernovos sprogimo į aplinką išmetami išoriniai žvaigždės sluoksniai. Iš pradžių jie lekia dešimčių tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu, atsimuša į aplinkines dujas, įkaista ir ima lėtėti. Tokie dujų telkiniai, vadinami supernovų liekanomis, išsisklaido per 60-150 tūkstančių metų. Turint omeny, kad Paukščių Take supernovos sprogsta maždaug kas 50 metų, iš viso liekanų Galaktikoje turėtų būti bent 1200. Iš kitos pusės, kol kas žinoma tik apie 300 liekanų. Supernovų liekanos geriausiai matomos rentgeno bei radijo spindulių ruožuose, tad neseniai paleisto rentgeno spindulių teleskopo eROSITA vienas iš tikslų ir yra supernovų liekanų paieška. Dabar pristatytas pirmas šio projekto atradimas – didžiausia žinoma supernovos liekana. Praminta „Hoinga“ pagal pagrindinio straipsnio autoriaus gimtąjį miestą, ši liekana dangaus skliaute yra aštuonis kartus didesnė už Mėnulio pilnatį. Tai viena iš priežasčių, kodėl ji anksčiau nebuvo aptikta – toli gražu ne kiekvienas teleskopas aprėpia tokį dangaus plotą, be to, didelis plotas ir tūris reiškia, kad ji yra gana blausi. Be to, liekana aptikta toli nuo Galaktikos plokštumos, kur formuojasi daugiausiai žvaigždžių ir sprogsta daugiausiai supernovų. Archyviniuose radijo stebėjimų duomenyse taip pat atrasta ši supernovos liekana, tiesiog anksčiau ji nebuvo identifikuota kaip tokia. Spinduliuotės modeliai rodo, kad liekana greičiausiai yra 20-150 tūkstančių metų amžiaus, atstumas iki jos siekia apie 500 parsekų, o skersmuo – apie 35 parsekus. Tikimasi, kad ateityje pavyks identifikuoti ir daugiau panašių liekanų, taip papildant supratimą apie jų evoliuciją iki pat išsisklaidymo. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktika NGC 1947. Šaltinis: ESA/Hubble & NASA, D. Rosario, L. Shatz

Lęšinės galaktikos yra tarpinės tarp diskinių ir elipsinių. NGC 1947, matoma pietinio dangaus Dorado žvaigždyne, iš kadaise turėtų spiralinių vijų išmetė beveik visas dulkes. Visgi šiek tiek draiskanų dar likę, o didžioji jų dalis atsukta kaip tik į mus. Taigi stebėdami šią galaktiką matome kelias dulkių juostas, apšviestas fone esančių milijonų žvaigždžių.

***

Trūkstami barionai halų pakraščiuose. Aplinkinėje Visatoje „trūksta“ maždaug pusės įprastos medžiagos. Trūkumas pastebimas lyginant tolimų ir artimų galaktikų mases bei pasiskirstymą erdvėjje. Tolimoje Visatoje įprasta materija sudaro apie penkis procentus Visatos masės-energijos (ir apie šeštadalį visos masės), bet matuojant aplinkinių galaktikų medžiagą, priskaičiuojama tik apie pusę to. Pastaraisiais metais aiškėja, kad tie „trūkstami barionai“ sudaro karštas dujas tarp galaktikų. Naujame tyrime parodyta, kad daug jų yra ir galaktikų pakraščiuose. Tam tyrėjai pasitelkė reiškinį, vadinamą Sunjajevo-Zeldovičiaus efektu. Tai yra sąveika tarp kosminės foninės spinduliuotės fotonų ir energingų dalelių galaktikų haluose; fotonai perima dalį energijos iš dalelių, todėl foninės spinduliuotės žemėlapiuose aplink galaktikas matomi aukštesnės energijos ratilai. Apjungę detaliausius foninės spinduliuotės žemėlapius su aplinkinių galaktikų grupių katalogais, tyrėjai nustatė, kad ratilai aplink šias galaktikas – vidutiniškai keliasdešimt kartų masyvesnes už Paukščių Taką – driekiasi keletą megaparsekų. Palyginimui, beveik visos tokios galaktikos žvaigždės telkiasi mažiau nei 100 kiloparsekų atstumu nuo centro. Įdomu, kad šis karštų barionų halas pasklidęs dar toliau, nei tamsiosios materijos halas, o aptikti jį – dar sunkiau, nei tamsiąją materiją. Tamsioji materija, nors ir nematoma, turi reikšmingą gravitacinį poveikį, tuo tarpu barionų tankis toks mažas, kad jų kuriama gravitacija nežymi. Atrasti pasklidę halai nepaaiškina visų trūkstamų barionų, tačiau užpildo dalį trūkumo. Šie rezultatai bus labai svarbūs patikslinant skaitmeninius Visatos struktūrų formavimosi modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kosminio voratinklio gijų spinduliuotė. Viena pagrindinių būsenų, kuriose randami trūkstami Visatos barionai (žr. naujieną aukščiau), yra labai karštų ir retų dujų linijos, jungiančios galaktikas ir jų spiečius. Šie dariniai vadinami kosminio voratinklio gijomis, nes visa galaktikų ir tarp jų esančios medžiagos struktūra kiek primena trimatį voratinklį. Iki šiol tokios gijos buvo aptinkamos pagrindine pagal spinduliuotės sugertį – stebint už jų esančių kvazarų spinduliuotę ir matuojant, kokia dalis spinduliuotės sugeriama – arba susumavus daugybės tikėtinų gijų spinduliuotę. Dabar pirmą kartą gijų šviesa užfiksuota be kvazarų pagalbos. Tyrėjai koncentravosi į Laimano-alfa spinduliuotę – vieną spektro liniją, kurią skleidžia sužadintos vandenilio dujos. Stebėjimams pasirinktos tolimos galaktikos, kurių vaizdą matome tokį, koks jis buvo Visatai esant maždaug dviejų milijardų metų amžiaus – kone dešimt kartų jaunesnei, nei dabar. Tame erdvės regione aptikta daug Laimano-alfa spinduliuotės; iš viso išskirti 22 pailgi stipresnę spinduliuotę skleidžiantys regionai. 70% jų spinduliuotės ateina iš už bet kokių žinomų Laimano-alfa šaltinių ribų. Laimano-alfa spinduliuotė kuriama žvaigždes formuojančiuose regionuose, taigi atradimas rodo, jog žvaigždėdara vyksta ir daug blausesniuose šaltiniuose, nei įmanoma išskirti šiandieniniais instrumentais. Įvertinę aptiktos spinduliuotės kiekį tyrėjai nustatė, kad greičiausiai Laimano-alfa spinduliuotę kuria net ir tokios blausios galaktikos, kuriose formuojasi vos viena žvaigždė per 10 tūkstančių metų (palyginimui Paukščių Take kasmet susiformuoja keletas naujų žvaigždžių). Šis atradimas leis tyrinėti ir blausių galaktikų savybes, ir pačias kosminio voratinklio gijas. Tą daryti tampa daug lengviau, nei naudojantis kvazarais, nes kvazarai yra gana retos galaktikos, taigi leidžia tyrinėti tik nedidelę dalį gijų. Galėdami nustatyti gijų egzistavimą prie daugelio galaktikų, o ne tik prieš kvazarus, mokslininkai galės daug detaliau nagrinėti gijų savybes, tokias kaip cheminė sudėtis, storis, temperatūra, tankis ar tankio netolygumai. Tai padės geriau suprasti visą kosminių struktūrų formavimosi procesą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ne kartą šiame bloge esu minėjęs problemas su Visatos plėtimosi spartos matavimais. Pastaraisiais metais vis gilėjantys neatitikimai, vis dažniau vadinami Hablo krize, galbūt atvers naujus kosmologijos klodus. Apie tai pasakoja PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse

4 komentarai

  1. Kažkaip mintis iškilo. O kaip užsižiebia žvaigždės? Na, žinau, kad telkiasi ir galiausiai pasiekia kritinę masę, tačiau smalsu pasidarė ar visada centre užsižiebia ir kiek laiko trunka termobranduolinei reakcijai apimti visą žvaigždę keliaujant nuo pirminės žiebimo vietos? O gal net ne taip paaiškinama? Juk visos vandenilio molekulės vienu metu tikrai nesijungia ir negalima sakyti, kad ji visa apimta termobranduolinės reakcijos?

    1. Tai ir įsižiebusi žvaigždė nėra visa apimta termobranduolinės reakcijos :) Reakcijos vyksta žvaigždės branduolyje, kuris sudaro tik nedidelę dalį tūrio/masės (nepasakysiu tiksliai, kiek). Tai žvaigždėje reakcijos prasideda tada, kai centre atsiranda tinkamos sąlygos. O žvaigždę įsižiebusia galima laikyti tada, kai termobranduolinių reakcijų kuriamas slėgis sustabdo tolesnį traukimąsi.

  2. Ar gali butu, kad Marsas ir turi maza magnetini lauka, nes nera daug sunkiu metalu branduolyje?
    Galbut visos dujos nesusitraukia 100% j zvaigzde, nes zvaigzde uzsikurusi pradeda sildyti aplinka
    (Nebutinai saudo matomas ciurksles)?

    1. > Ar gali butu, kad Marsas ir turi maza magnetini lauka, nes nera daug sunkiu metalu branduolyje?

      Gali būti viena iš priežasčių. Apskritai Marsas yra gerokai mažesnis už Žemę, todėl galimai neturi skysto branduolio, kuris ir reikalingas dinamo efektui ir magnetosferai sukurti.

      > Galbut visos dujos nesusitraukia 100% j zvaigzde, nes zvaigzde uzsikurusi pradeda sildyti aplinka (Nebutinai saudo matomas ciurksles)?

      Neabejoju, kad tai – dalis atsakymo, bet manau, kad tik dalis, nes dujos nėra įkaitinamos tiek, kad labai greitai pabėgtų nuo žvaigždės.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *