Kąsnelis Visatos D: Jubiliejinis

D. Penki šimtai. Būtent toks yra šiandienos Kąsnelio numeris. Penkis šimtus savaičių iš eilės, praktiškai be pauzių, pristatinėju jums kosmines naujienas. Kai nusprendžiau kažką tokio pabandyti 2012-ųjų pradžioje, tikrai nesitikėjau, kad tą vis dar darysiu 2021-ųjų pabaigoje, bet štai kaip kartais nutinka gyvenime. O šioje apžvalgoje rasite Marso sniego analizę, nelygų Saturno branduolį, naujo tipo galimai gyvybei tinkamas planetas ir detaliausią dujų migracijos galaktikoje juodosios skylės link modelį. Gero skaitymo!

***

Spalio mėnesį į kosmosą pakils galingiausias kosminis teleskopas – James Webb. Kuo jis ypatingas? Kokie tyrimai bus vykdomi? Kokius klausimus apie Visatą tikimasi išsiaiškinti? Apie tai Event Horizon kanale kalba teleskopo projekto mokslinis vadovas Klausas Pontoppidanas:

***

Žmogaus audiniai auginami kosmose. Šeštadienį į Tarptautinę kosminę stotį išskrido eilinė SpaceX atsargų papildymo misija. Ji taip pat nugabeno keletą eksperimentų. Vienas iš jų susijęs su žmogaus audinių auginimu mikrogravitacijos sąlygomis. Kaip bebūtų keista, eksperimento tikslas nesusijęs su pasirengimu ilgesnėms žmonių misijoms kosmose; jo naudą gaus pacientai Žemėje. Kamieninės ląstelės, esant palankioms sąlygoms, net ir laboratorijoje gali išaugti ir diferencijuotis į įvairius ląstelių tipus. Taip užauginami organoidai – maži žmogaus organų analogai. Jie labai naudingi įvairių vaistų tyrimams, mat leidžia gerai nustatyti vaisto poveikį konkrečiam organui, nerizikuojant žmogaus sveikata ir gyvybe. Organoidų naudojimas leidžia išvengti ir bandymų su gyvūnais, kurie kelia ir etinių klausimų, ir ne visada yra efektyvūs. Deja, Žemėje užauginti organoidą labai sudėtinga, nes gravitacija neleidžia ląstelėms augti į trimates struktūras. Joms reikia dirbtinių atraminių struktūrų, tarsi pastolių, ant kurių gali augti audinys. Bet pastoliai gali pakeisti organoido struktūrą ir savybes. Geriau būtų apsieiti be jų, o tą padaryti leidžia mikrogravitacija. Pernai pavasarį atliktas pirmasis bandymas parodė, kad kosmose kamieninės ląstelės tikrai sėkmingai auga ir diferencijuojasi be jokių pastolių. Naujame eksperimente bus bandomos kamieninės ląstelės, paimtos iš keturių donorų – dviejų vyrų ir dviejų moterų. Taip tyrėjai tikisi įvertinti, kiek organoidų savybės priklauso nuo individualių ląstelių genetinių skirtumų. Organoidams grįžus į Žemę, bus tikrinama, kiek laiko jie išsilaiko nesuirę. Tai – vienas paskutinių žingsnių iki technologijos komercializavimo ir plataus pritaikymo farmacijoje.

Kitas eksperimentas turėtų padėti pagerinti įvairių metalų lydinių savybes, tiek kosmose, tiek Žemėje. Vienas iš svarbiausių bet kokio lydinio gamybos etapų yra stingimas, kai lydytas metalas tampa kietu. Fazinis virsmas prasideda įvairiuose lydinio taškuose, nuo jų ima augti šakotos kristalinės struktūros, vadinamos dendritais. Idealiu atveju dendritai būtų labai tvarkingi ir augtų vienodai sparčiai ta pačia kryptimi, bet realybėje viskas daug sudėtingiau. Netolygus dendritų augimas ir jų susijungimai suformuoja defektus, kurie daro galutinį produktą silpnesnį. Tirti procesą laboratorijose Žemėje sudėtinga, nes lydinys, veikiamas gravitacijos, deformuojasi, o tai papildomai komplikuoja procesą. Į kosmosą iškeliavęs eksperimentas yra panašus į mobilią lydinių tyrimo laboratoriją. Juo bus nagrinėjama, kaip įvairiuose lydiniuose auga dendritai nesvarumo būsenoje. Eksperimento rezultatai padės pagerinti skaitmeninius modelius, kuriais tikrinami metalų apdirbimo metodai, ieškant tokio, kuris duotų mažiausius defektus. Tai svarbu tiek Žemėje, tiek kosmose; Žemėje šios žinios padės pagaminti patikimesnes metalo konstrukcijas, o kosmose padės pritaikyti trimačio spausdinimo ir panašias technologijas orbitinės infrastruktūros statyboms.

***

Marso misija – ketveriems metams. Kosminiai skrydžiai kelia didelį pavojų žmonių organizmams. Vienas pagrindinių kenksmingų veiksnių yra energingų dalelių srautas, nuolat srūvantis visur, kur nesaugo Žemės magnetosfera. Ar įmanoma nuo jo apsisaugoti tiek, kad žmonių misija į Marsą būtų pakeliama astronautų organizmams? Naujame tyrime sakoma, kad taip, įmanoma. Tyrėjai įvertino įvairių energingų dalelių srautą, jo kitimą laikui bėgant bei būdus apsisaugoti. Apskaičiuota, kad tinkamiausias laikas skrydžiui yra maždaug per Saulės aktyvumo maksimumą. Tai gali pasirodyti keista, nes tada iš Saulės sklinda didesnis energingų dalelių srautas. Bet šios dalelės nustumia energingas daleles, atsklindančias iš už Saulės sistemos ribų – Galaktinius kosminius spindulius. Nuo Saulės vėjo apsisaugoti lengviau, nes jis sklinda iš vieno šaltinio, be to, jame mažiau ypatingai energingų dalelių, kurios pridaro daugiausiai žalos. Tiesa, net ir laikantis visų saugumo procedūrų, kokios įmanomos naudojant šiuolaikinę technologiją, mokslininkai prognozuoja, jog ilgesnė nei ketverių metų trukmės misija būtų pernelyg žalinga astronautams. Skrydis iki Marso trunka apie 6-9 mėnesius, tad laiko suskraidyti per ketverius metus tikrai pakanka. Šiuo metu Saulės aktyvumas stiprėja, o artimiausias maksimumas bus pasiektas apie 2024 metus. Sekantis maksimumas po jo laukia 2035-aisiais – manau, kad tada jau galime sulaukti ir žmonių misijos į Marsą. Tyrimo rezultatai publikuojami Space Weather.

***

Dulkėtas Marso sniegas. Marso paviršiuje ar negiliai po juo įvairiose vietose randama vandens ledo. Dažniausiai tai daroma nagrinėjant iš orbitos darytas nuotraukas, bet kartais pasiseka padaryti ir lokalių stebėjimų. Pavyzdžiui, 2008 metais Marse nusileidęs zondas Phoenix pakėlė šiek tiek ledo ir sniego grumstų. Marso sniegas dažnai yra dulkėtas, o dabar pristatytas pirmas detalus tokio sniego spektro tyrimas. Remdamiesi žiniomis apie įvairų žemišką sniegą, tyrėjai išnagrinėjo Marso sniego spektrą ir nustatė, kad geriausiai jį atitinka modelis, kuriame su sniegu sumišę apie 0,015% dulkių. Net ir toks nedidelis priemaišų kiekis gerokai patamsina sniegą. Grynas sniegas atspindi praktiškai visus regimuosius Saulės spindulius, o dulkės – vos dešimtadalį. Dar įdomiau, kad susigulėjęs sniegas, pavirtęs firnu arba ledu, tampa tamsesnis už grynas dulkes. Kintantis spektras, sniegui virstant ledu, iš principo leidžia datuoti sniego iškritimo laiką. Pavyzdžiui, Phoenix zondo nusileidimo vietoje rastas sniegas greičiausiai iškrito ne seniau, nei per paskutinius milijoną metų. Šie rezultatai padės geriau atpažinti sniegą Marso paviršiaus nuotraukose. Tai, savo ruožtu, padės geriau suprasti, kada ir kur Marse praeityje snigo bei atkurti Raudonosios planetos klimato istoriją. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Planets.

***

Netolygus Saturno branduolys. Saturnas yra dujinė milžinė, 95 kartus masyvesnė už Žemę. Planeta nėra sudaryta vien iš dujų – joje turi būti ir ledo bei uolienų, jų bendra masė siekia apie 17 Žemės masių. Įprastai manoma, kad kietosios medžiagos sudaro vientisą branduolį Saturno centre, bet naujo tyrimo duomenys rodo ką kita. Atradimas padarytas nagrinėjant Cassini zondo duomenis, surinktus besibaigiant jo misijai 2017 metais. Skrajodamas tarp planetos ir jos žiedų, zondas galėjo labai tiksliai išmatuoti žiedų padėtį ir judėjimą, sekdamas žvaigždžių okultacijas. Okultacija vadinamas žvaigždės pritemimas, kai tarp jos ir stebėtojo pralekia kitas kūnas – šiuo atveju Saturno žiedą sudarantys ledo ir uolienų grumstai. Šie stebėjimai atskleidė, kad per vidinį C žiedą sklinda žemo dažnio bangos. Daugelį struktūrų Saturno žieduose galima paaiškinti planetos palydovų gravitacija, bet šių keleto valandų periodo bangų – ne. Vienintelis jas gerai paaiškinantis veiksnys – pačios planetos gravitacijos kitimas dėl kintančio medžiagos pasiskirstymo jos viduje. Kitaip tariant, Saturno gelmėse yra nesferiškas sutankėjimas, kurio sukimasis kelia potvynio bangas žieduose. Tyrimo autoriai įvertino, kokia galėtų būti Saturno sandara, kad planeta išliktų stabili ilgą laiką ir sukeltų tokias potvynio bangas. Geriausias modelis pasirodė esąs toks, kuriame Saturno branduolys yra 55 Žemės masių ir beveik 60% planetos spindulio darinys. Branduolys yra skystas, o ledas ir uolienos jame sumišę sluoksniais – einant gilyn, kietų medžiagų vis daugėja. Bet griežtos ribos tarp minkšto ir kieto branduolio nėra. Panaši struktūra randama ir Žemės vandenynuose – gilesniuose sluoksniuose vandenyje yra daugiau druskų, nei paviršiuje. Tokia branduolio struktūra leidžia Saturno branduoliui ilgai išlaikyti nesferišką formą. Įdomu, kad prieš keletą metų panaši išvada padaryta apie Jupiterio branduolį – nustatyta, kad kietos medžiagos jame irgi pasklidusios per didelę dalį planetos tūrio, o ne sukoncentruotos centre. Gali būti, kad branduolio išsklidimas yra dujinių planetų taisyklė, o ne išimtis. Šis atradimas padės geriau suprasti ir Jupiterio bei Saturno evoliuciją, ir interpretuoti egzoplanetų stebėjimų duomenis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Tarpžvaigždinės kometos – palyginus dažnos? 2019 metais aptikta pirmoji tarpžvaigždinė kometa, 2I/Borisov. Skriedama pro Saulės sistemą, ji priartėjo prie Saulės panašiai, kaip Asteroidų žiedas, o vėliau nutolo ir išlėkė lauk. Tai buvo vos antras aptiktas tarpžvaigždinis objektas – kūnas, kurio orbita tikrai „nepririšta“ prie Saulės. Visgi du objektai per dvejus metus – ne taip ir mažai, tad daugeliui astronomų kilo klausimas, ar jų galėtų būti daug daugiau. Dabar du mokslininkai pateikė statistinius vertinimus, jog Saulės sistemos pakraštyje, Oorto debesyje, tarpžvaigždinių objektų gali būti daugiau, nei „vietinių“. Oorto debesis yra kol kas tiesiogiai neaptiktas, bet numanomas sferinis uolienų ir ledo gabalų telkinys, gaubiantis Saulės sistemą gerokai už planetų orbitų ir Kuiperio žiedo. Iš jo į Saulės sistemos centrinę dalį atlekia dauguma ilgo periodo kometų. Mokslininkų teigimu, vien faktas, kad 2I/Borisov buvo aptikta, leidžia spręsti, kad tokių objektų turėtų būti gana daug – trilijonai ar net šimtai trilijonų vienai žvaigždei Saulės aplinkoje. Oorto debesyje, manoma, yra dešimtys ar šimtai milijardų kūnų, bet tarpžvaigždinių kūnų tame pačiame tūryje greičiausiai yra dar daugiau. Apskritai tarpžvaigždiniai objektai gali pradėti dominuoti skaičiumi jau už Saturno orbitos. Kol kas juos identifikuoti labai sudėtinga – daugumos taip toli skrajojančių mažų kūnų orbitų mes nežinome, tad negalime pasakyti, ar jie pririšti prie Saulės, ar ne. Tačiau artimiausiu metu pradėsiantys dirbti teleskopai, skirti dideliems apžvalginiams dangaus stebėjimams, turėtų užpildyti šią spragą. Jie padės nustatyti ir tikrąjį tarpžvaigždinių svečių skaičių Saulės sistemoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Jauna žvaigždė PDS 70, jos protoplanetinis diskas ir protomėnulinis diskas. Šaltinis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); M. Benisty et al.

Žvaigždė PDS 70 užgimė vos prieš penkis milijonus metų, o planetų formuoti dar nebaigė. Šiek tiek mažesnė už Saulę, ji yra viena artimiausių žvaigždžių, matomų šioje palyginus trumpoje evoliucinėje stadijoje. Taigi ji ne vienerius metus traukia astronomų dėmesį, o puikiai išskirtas protoplanetinis diskas padėjo atsakyti į daug klausimų apie planetų formavimosi procesą. Didesnioji iš dviejų žinomų sistemos planetų matoma dešinėje nuotraukos pusėje, truputį arčiau žvaigždės, nei diskas. Pagrindinė įdomybė yra pasklidusi spinduliuotė aplink šią planetą: manoma, kad tai yra protomėnulinis diskas – planetą juosiantis dujų žiedas, iš kurio formuojasi palydovai. Ilgą laiką diskutuojama, kaip formuojasi didžiųjų planetų palydovai – panašiai kaip planetos aplink žvaigždę, ar kitaip. Atrodo, kad PDS 70 padės atsakyti ir į šį klausimą.

***

Naujas gyvybingų planetų tipas. Kai kalbama apie gyvybės paieškas už Saulės sistemos ribų, dažniausiai turima omeny gyvybės paieška planetose, panašiose į Žemę – uolinėse, su plona atmosfera. Bet dauguma žinomų egzoplanetų yra didesnės už Žemę; apskritai dažniausiai pasitaikantis egzoplanetų tipas yra tarpinės tarp Žemės ir Neptūno planetos, kokių Saulės sistemoje išvis nėra. Šios planetos turi uolinius branduolius, tačiau jas gali dengti dešimčių kilometrų storio vandenynai, o juos gaubti – tūkstančių kilometrų storio atmosferos. Neseniai astronomai, nagrinėdami vienos tokios planetos savybes, nustatė, kad joje gali būti gyvybei tinkamos sąlygos, t.y. tam tikrame atmosferos/hidrosferos sluoksnyje temperatūra ir slėgis gana panašūs į Žemės paviršiaus. Dabar jie išanalizavo tokių planetų tinkamumą gyvybei daug plačiau ir nustatė, kad jos gali būti geresnės kandidatės gyvybės paieškoms, nei Žemės tipo planetos. Tokių planetų spindulys gali būti labai didelis, lyginant su uolinėmis – maždaug 2,6 Žemės spinduliai dešimties Žemės masių planetai (tokios planetos vidutinis tankis būtų kone dvigubai mažesnis, nei Žemės, bet turint omeny storą atmosferą, tai neturėtų stebinti). Įdomu, kad stora atmosfera labai išplečia šioms planetoms tinkamą gyvybinę zoną aplink žvaigždę. Gyvybinė zona apibrėžiama kaip regionas, kuriame esančiose planetose gali egzistuoti skystas vanduo. Žemės tipo planetoms gyvybinė zona nėra labai plati – per didelis arba per mažas energijos kiekis, gaunamas iš žvaigždės, sąlygoja vandens išgaravimą arba užšalimą. Tuo tarpu stora atmosfera ir apsaugo planetą nuo perkaitimo, ir daug geriau išlaiko net ir menką šilumos kiekį. Mokslininkų skaičiavimais, vandenynai tokiose planetose gali išlikti net tada, kai atmosferos viršuje pusiausvyros temperatūra viršija 200 laipsnių Celsijaus; toli nuo žvaigždės esančios planetos skysto vandens vandenynus išlaikyti gali praktiškai neribotu atstumu. Labai arti žvaigždės esančiose planetose gyvybei tinkamos sąlygos gali susidaryti naktinėje pusėje, jei planeta į žvaigždę nuolat atsukusi vieną šoną. Svarbiausia, kad biopėdsakai – gyvybės paliekami ženklai atmosferoje – tokiose planetose būtų aptinkami daug lengviau, nei panašiose į Žemę. Taigi jei planetose, tarpinėse tarp Žemės ir Neptūno, gyvybė egzistuoja dažnai, ją aptikti galime tikėtis vos per keletą artimiausių metų. Iš kitos pusės, labai storo vandenyno dengiamose planetose gali nebūti gyvybei atsirasti tinkamų sąlygų – nesant žemynų, nėra iš kur imtis įvairiems mineralams ir kitoms netirpioms vandenyje medžiagoms, kurių reikėjo mezgantis bent jau žemiškai gyvybei. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Penkios ribinės rudosios nykštukės. Žvaigždės yra objektai, kurių centrinėje dalyje vykstančios termobranduolinės reakcijos sukuria pakankamą slėgį įveikti gravitacinei traukai. Jei objektas per mažas, jo centre nepasiekiama pakankama temperatūra ir ten vyksta tik sunkiųjų vandenilio izotopų – deuterio ir tričio – jungimosi reakcijos, kurių išskiriamos energijos nepakanka įveikti gravitacijai. Toks kūnas vadinamas rudąja nykštuke. Riba tarp rudųjų nykštukių ir pilnaverčių žvaigždžių pasiekiama ties maždaug 8% Saulės masės, arba 80 Jupiterio masių. Bet šis skaičius nėra labai tiksliai žinomas, įvairūs modeliai duoda rezultatus nuo 73 iki 96 Jupiterio masių. Norėdami išsiaiškinti, kur iš tiesų yra riba ir ar ji priklauso nuo kitų savybių, nei kūno masė, astronomai ieško objektų, patenkančių į šį masių intervalą, ir stengiasi kuo detaliau nustatyti jų savybes. Visgi tą padaryti ne taip lengva, ir iki šiol detaliai ištirta buvo tik apie 20 tokių ribinių kūnų. Dabar paskelbta apie dar penkis. Visi objektai atrasti kosminiu teleskopu TESS, kuris skirtas egzoplanetų paieškoms. TESS stebi palyginus netolimas žvaigždes, ieškodamas jų pritemimų, priešais praskrendant blausioms kompanionėms – planetoms arba rudosioms nykštukėms. Penkių naujai atrastų objektų masės siekia nuo 77 iki 98 Jupiterio masių, visi jie skrieja aplink į Saulę panašias žvaigždes. Įdomu, kad du jauniausi objektai – maždaug 200 milijonų metų amžiaus – turi didesnius spindulius, nei vidutiniai tokios masės rudųjų nykštukių spinduliai, o du seniausi – mažesnius. Tai atitinka žinomą tendenciją, jog rudosios nykštukės sendamos vėsta ir šiek tiek traukiasi; tuo tarpu žvaigždės, priešingai, sendamos plečiasi. Visos penkios kompanionės ratus aplink didesniąsias žvaigždes apsuka greitai – užtrunka nuo penkių iki 27 Žemės parų. Tarp rudųjų nykštukių, besisukančių aplink masyvesnes kaimynes, vos vienas procentas nuo kaimynės nutolęs mažiau nei penki astronominiai vienetai (1 AU yra vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės), tad naujai atrasti objektai išskirtiniai ir šiuo aspektu. Taigi atradimas padės geriau suprasti ir rudųjų nykštukių bei labai mažų žvaigždžių skirtumus, ir rudųjų nykštukių formavimosi bei evoliucijos dvinarėse sistemose detales. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Greitųjų radijo žybsnių prigimtis. Greitieji radijo žybsniai (FRB) yra milisekundžių trukmės labai energingi radijo bangų pliūpsniai. Jie stebimi įvairiomis kryptimis danguje – tai reiškia, kad jie išspinduliuojami už mūsų Galaktikos ribų; priešingu atveju daugiau jų stebėtume Galaktikos disko kryptimi. Nors pirmasis FRB aptiktas prieš kone 15 metų, vis dar neaišku, kas tiksliai juos sukelia. Greičiausiai tai nėra vienas reiškinys, o keli, mat kai kurie žybsniai būna vienkartiniai, o kiti – kartojasi daugiau ar mažiau periodiškai. Dabar pristatyta detali labai plataus spektro pasikartojančio žybsnio analizė. FRB 20180916B yra 2018 metais aptiktas FRB; jo žybsniai sklinda grupėmis, kurios atsikartoja maždaug kas 16,35 paros. Žinodami, kada laukti naujos žybsnių serijos, mokslininkai į tą dangaus pusę nukreipė du galingus radijo teleskopus: 21 centimetro (1,4 GHz dažnio) spinduliuotei jautrų Westerbork ir trijų metrų (120 MHz dažnio) spinduliuotei jautrų LOFAR. Vienu metu atlikti stebėjimai parodė, kad aukšto dažnio radijo bangos mus pasiekia anksčiau, nei žemo. Be to, aukštame dažnyje žybsnis trunka trumpiau, nei žemame, nors jų šviesumas – vienodas. Šie rezultatai leidžia atmesti hipotezę, kad pasikartojantys FRB sklinda iš stiprų vėją pučiančių dvinarių žvaigždžių. Pagal šią hipotezę, aukšto dažnio bangos turėtų daug lengviau pabėgti iš žvaigždės aplinkos, todėl aukšto dažnio žybsniai turėtų būti ilgesni ir ryškesni. Anksčiau būtent dvinarės žvaigždės modelis buvo laikomas vienu iš labiausiai tikėtinų pasikartojančių FRB paaiškinimų. Atradimas, kad FRB vyksta skaidrioje aplinkoje, daro juos daug įdomesnius kosmologiniams tyrimams, mat tai reiškia, kad stebimos žybsnio savybės daugiau priklauso nuo spinduliuotės nueito kelio tarp galaktikų, o ne vietinių sąlygų prie žybsnį skleidžiančio objekto. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Juodųjų skylių mitybos modelis. Aktyvūs galaktikų branduoliai yra ryškiausi ilgalaikiai spinduliuotės šaltiniai Visatoje. Jie susiformuoja, kai į galaktikos centre esančią supermasyvią juodąją skylę ima sparčiai kristi dujos. Bet tam, kad įkristų į juodąją skylę, dujos pirmiausia turi atsirasti jos aplinkoje, o tą padaryti – ne taip paprasta. Galaktikoje pasklidusios dujos dažniausiai turi gana didelį judesio kiekio momentą – šis tvarus fizikinis dydis daugmaž nusako dujų srauto orbitos dydį. Pasiekti centrą dujos gali tik praradusios didžiąją dalį judesio kiekio momento, bet jis tiesiog išnykti negali, taigi turi būti perduotas kitoms galaktikos dalims – dujoms, žvaigždėms ar tamsiajai materijai. Ilgą laiką buvo manoma, kad tokie pokyčiai daugiausiai nutinka galaktikų susiliejimų metu, bet pastaruoju metu aiškėja, kad dauguma aktyvių branduolių atsiranda galaktikose, kurioms iki susiliejimo su kita – labai toli. Tad klausimas išlieka. Naujame tyrime į jį bandoma atsakyti labai detaliu skaitmeniniu modeliu. Šiame modelyje sekama galaktikos evoliucija, vertinant ne tik dujų judėjimą, bet ir žvaigždžių formavimąsi bei energetinius procesus – dujų kaitimą ir vėsimą, supernovų sprogimus, žvaigždžių vėjų ir spinduliuotės poveikį dujoms. Modelinė galaktika yra šiek tiek masyvesnė už Paukščių Taką; jos evoliucija sekama maždaug šešis milijardus metų, per kuriuos galaktika evoliucionuoja iš daug dujų turinčios ir dažnus aktyvumo epizodus patiriančios į gerokai ramesnę ir skurdesnę. Įprastai, sekant visos galaktikos evoliuciją, neįmanoma išskirti pačių centrinių regionų, kurie yra įdomiausi juodosios skylės maitinimui, bet šio tyrimo autoriai įveikė problemą pritaikydami naujovišką skaitmeninį metodą. Prie juodosios skylės artėjančios dalelės, nurodančios dujų srautų judėjimą, modelyje sudalinamos į smulkesnes – tai daroma keletą kartų, nustatant vis žemesnes apatines dalelių masių ribas. Taip galiausiai pasiekiama apie 2000 kartų aukštesnė masės (ir erdvinė) skyra, nei modeliuojamos galaktikos pakraščiuose. Šitaip tyrėjai galėjo sekti dujų judėjimą nuo dešimčių kiloparsekų iki mažiau nei dešimtadalio parseko mastelių. Paaiškėjo, kad dujos centro link daugiausiai artėja dėl gravitacinių sąveikų su žvaigždžių telkiniais, tuo tarpu sąveika su kitomis dujomis turėjo tik nežymų poveikį jų orbitoms. Milijardus metų dujų srautas yra pakankamas, kad palaikytų branduolio aktyvumą, tačiau mažais masteliais dujų judėjimas gana netolygus. Tipiniai aktyvumo epizodai trunka iki dviejų milijonų metų; vėliau dujų srautas išsenka ir prireikia vis ilgesnio laiko, kol gali prasidėti naujas aktyvumo epizodas. Tiesa, šiame modelyje nebuvo įtrauktas paties aktyvaus branduolio grįžtamasis ryšys, kuris gali dar labiau sutrikdyti dujų judėjimą, ypač centrinėje galaktikos dalyje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Paukščių Tako diskų kilmė. Mūsų Galaktika, Paukščių Takas, turi paplokščią diską, kuriame randamos dauguma jos žvaigždžių. Iš tiesų diskai yra du – plonasis ir storasis. Storojo disko žvaigždės, kaip galima spręsti iš pavadinimo, pasklidusios plačiau aplink vidurio plokštumą; taip pat jos yra senesnės ir turi mažiau cheminių elementų, sunkesnių už helį, nei plonojo disko narės. Kaip šie diskai susiformavo? Vienareikšmio atsakymo kol kas neturime. Naujame tyrime šis klausimas nagrinėjamas pasitelkiant skaitmeninį modelį, kuriuo siekiama kuo tiksliau atkurti Paukščių Tako evoliuciją nuo Visatos pradžios iki šių dienų. Pagrindinis veiksnys, nulėmęs dviejų diskų egzistavimą, yra susiliejimas, kurį Paukščių Takas patyrė prieš maždaug 10 milijardų metų. Po jo Galaktikos aplinkoje buvo daug pirmykščių dujų, kurios krito į Galaktiką ir ėmė formuoti naują žvaigždžių diską. Senesnis diskas, pradėjęs augti nuo pat Galaktikos atsiradimo, buvo išsipūtęs dėl supernovų sprogimų ir to paties susiliejimo. Per kelis milijardus metų senasis ir naujasis diskai susimaišė, bet išlaikė ir daugybę skirtumų. Tie skirtumai – tai ir cheminė žvaigždžių sudėtis, atspindinti formavimosi aplinką, ir judėjimo greičiai, ir cheminės sudėties pokyčiai tolstant nuo Galaktikos centro. Šis darbas – pirmasis iš numatomos serijos, kurioje skaitmeninis modelis bus tobulinamas ir stengiamasi atkurti kuo daugiau Paukščių Tako savybių. Tai padės geriau suprasti ne tik mūsų Galaktikos istoriją, bet ir apskritai išsiaiškinti, kurie procesai ir kaip paveikia galaktikų evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

4 komentarai

    1. Pats irgi tikiuosi sulaukti :) Įdomu, apie ką tada rašysiu – bent jau Mėnulio kolonijų naujienų turėtų būti, o gal ir skrydis į Marsą jau bus pasirengimo, ne tik svajonių, stadijose.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *