Kąsnelis Visatos DX: Dulkės atmosferose

Dulkės namie erzina ir trukdo. Kosmose kartais irgi taip – dulkės užstoja žvaigždžių ir galaktikų šviesą. Iš kitos pusės, dulkės kartais gali būti naudingos, jos padeda formuotis molekulėms, nuo jų prasideda planetų augimas ir taip toliau. Praėjusios savaitės naujienose randame keletą pranešimų, susijusių su dulkėmis. Vienas – apie tarpplanetines dulkes, kurios nuolat krenta į Žemę. Geresnis supratimas apie jų garavimą padės detaliau tyrinėti Žemės atmosferos viršutinę dalį. Tuo tarpu Marso dulkių audros galimai sukuria stovinčias elektromagnetines bangas Raudonosios planetos atmosferoje. O baltųjų nykštukių atmosferose aptinkamos dulkės padeda nustatyti kadaise aplink jas besisukusių planetų sandarą – netgi uolienų tipus jų mantijose. Kitose naujienose – žvaigždžių spinduliuotės kuriami galaktiniai supervėjai, palydoviukas Saulės plazmos tyrimams ir pirmasis vanduo Visatoje. Gero skaitymo!

***

Dulkių garavimo atmosferoje modeliavimas. Kiekvieną sekundę Žemę pasiekia milijonai kosminių dulkių. Beveik visos jos pranyksta viršutinėje atmosferos dalyje. Dulkelei garuojant (arba tiksliau – abliuojant, nes ji byra ne dėl šilumos, o dėl fizinių susidūrimų su atmosferos dalelėmis), nuo jos atomų atsiskiria elektronai ir susidaro plazmos debesėlis, matomas radijo bangų ruože. Šių debesėlių stebėjimai suteikia informacijos ne tik apie dulkeles, bet ir apie sąlygas atmosferos viršuje, kelių šimtų kilometrų aukštyje virš Žemės paviršiaus. Bet norint tinkamai interpretuoti stebėjimų duomenis, mokslininkams reikia modelių, kurie detaliai parodytų, kaip vyksta dulkelių abliacija. Dabar paskelbtas detaliausias toks modelis. Modelis susidėjo iš trijų dalių. Pirmoji – dulkės sąveikos su oro dalelėmis analizė, kuria nagrinėjama, kaip dulkė subyra į atomus ir molekules. Antroji dalis toliau sekė atomų ir molekulių judėjimą bei jų virtimą plazma – jonų ir elektronų srautu. Trečioji dalis panaudota apskaičiuoti, koks proceso vaizdas būtų matomas radaro instrumentais. Pagrindinis rezultatas – meteorų debesys toli gražu nėra sferiški, kaip buvo laikoma ankstesniuose modeliuose. Taip pat apskaičiuotas sąryšis tarp debesies dydžio, matomo radaru, ir dulkės byrėjimo spartos, taigi ateityje pastarąjį dydį bus galima apskaičiuoti labai lengvai. Šie rezultatai padės daug geriau suprasti viršutinės Žemės atmosferos dalies sąlygas, o tai, savo ruožtu, leis pagerinti ir klimato modelius. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Space Physics.

***

Palydoviukas Saulės plazmos tyrimams. Saulę gaubia vainikas, sudarytas iš labai karštos retos plazmos. Nors Saulės paviršiaus temperatūra siekia maždaug 5700 kelvinų (apie 5400 Celsijaus laipsnių), vainiko medžiaga įkaitusi iki keleto milijonų. Saulės žybsniuose ir protuberantuose medžiaga įkaista dar daugiau, iki dešimčių milijonų kelvinų. Pastaraisiais metais mokslininkai daugmaž išsiaiškino, kaip vainikas įkaista – įvairaus dydžio žybsniai perduoda magnetinio lauko energiją plazmai. Tačiau daugelis proceso detalių vis dar lieka neaiškios. Viena iš jų – kodėl didelių žybsnių vietose vainikas įkaista gerokai labiau, nei vidutiniškai. Praeitą savaitę NASA paskelbė apie naują misiją, skirtą būtent Saulės vainiko plazmos tyrimams. CubIXSS bus mažas zondas, sudarytas iš šešių modulių-kubiukų, kurių kiekvieno kraštinės ilgis tėra 10 cm. Pagrindiniai zondo instrumentai bus įvairūs rentgeno spindulių spektrografai, kurių užduotis – kuo tiksliau išmatuoti įvairių bangos ilgių rentgeno spinduliuotę, skleidžiamą Saulės vainiko. Kai kuriuos spindulius – spektro linijas – skleidžia konkretūs įvairių elementų jonai, egzistuojantys tik tam tikruose temperatūros intervaluose. Taigi zondo surinkti duomenys leis nustatyti įvairių vainiko regionų temperatūrą ir sekti temperatūros pokyčius vykstant žybsniams. Taip tikimasi nustatyti, ar ypatingai aukštos plazmos temperatūros pasiekiamos tiesiai vainike, ar medžiaga įkaista prie pat Saulės paviršiaus ir tada pakyla aukštyn. Nuolatinis rentgeno spinduliuotės stebėjimas padės geriau suprasti ir tiesioginį jų poveikį aplinkai, pavyzdžiui, Žemės atmosferai, kurios viršutinė dalis išsiplečia sustiprėjus energingos spinduliuotės srautui iš Saulės. Palydovą planuojama paleisti 2024 metais. Daugiau informacijos apie misiją jos kūrėjai kalbėjo prieš kelis mėnesius vykusiame Amerikos astronomų sąjungos susitikime.

***

Elektrostatinės bangos ir dulkių audros. Elektromagnetinės bangos, sklindančios Žemės atmosferoje, atsispindi nuo planetos paviršiaus ir nuo apatinių jonosferos sluoksnių 80 km aukštyje. Jei atsispindėjusi banga gerai dera su pirmine ir šią papildo (kitaip tariant, konstruktyviai rezonuoja), banga atmosferoje gali išlikti ilgą laiką. Tokia konfigūracija vadinama Schumanno rezonansu. Dabar pirmą kartą Schumanno rezonansai aptikti Marse. Dar 2009 metais NASA Giliojo kosmoso tinklas – radijo antenų tinklas, skirtas ryšiui su kosminiais zondais palaikyti – užfiksavo mikrobangų spinduliuotės sustiprėjimą Marse dulkių audros metu. Spinduliuotė gana reguliariai keitėsi: užfiksuoti periodiniai 7,83, 14,1 ir 20,3 hercų svyravimai. Duomenis geriausiai paaiškina aplink planetą besisukanti nekintanti elektromagnetinė banga – Schumanno rezonansas. Žemėje jie aptikti prieš beveik 70 metų, juos daugiausiai sukelia žaibo išlydžiai. Pastebėta, kad ir žaibai, ir Schumanno rezonansai padažnėja esant aukštesnei temperatūrai. Naujojo tyrimo autorių teigimu, dulkių audros sausoje Marso atmosferoje gali sukurti elektros išlydžius, kurių pakaktų Schumanno rezonansams sukelti. Deja, kol kas tiesiogiai tokie išlydžiai neužfiksuoti. Tyrėjų teigimu, susieti dulkių audras su stovinčiomis atmosferos bangomis padėtų dedikuoti stebėjimai, galintys nustatyti koreliaciją taro dulkių audrų ir Schumanno rezonansų stiprumo. Deja, šiuo metu tokių misijų į Marsą nėra planuojama, o stebėjimai iš Žemės nėra pakankamai detalūs atsakyti į šiuos klausimus. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Nežemiškos gyvybės paieškų planai. Nežemiškos gyvybės atradimas greičiausiai būtų svarbiausias įvykis mokslo – ar bent jau astronomijos – istorijoje. Taigi nenuostabu, kad šiam tikslui skiriama vis daugiau ir mokslininkų, ir žiniasklaidos dėmesio. Kartais pastarojo būna net ir per daug – nors kiek susijęs atradimas išpučiamas iki sensacijos, o vėliau, paaiškėjus, kad visgi gyvybės atrasta nebuvo, kyla nusivylimas. Vienas geras tokios situacijos pavyzdys – prieš kiek daugiau nei metus paskelbtas fosfino atradimas Veneroje. Kaip išvengti nesusikalbėjimo tarp mokslininkų ir žiniasklaidos? Grupė mokslininkų siūlo apibrėžti aiškius kriterijus, kaip vertinti galimus nežemiškos gyvybės įrodymus, ir laikytis jų bent jau NASA vykdomose misijose. Siūlomi kriterijai sudaro septynių pakopų skalę, kurios apačioje – bet koks galimo biopėdsako radimas. Biopėdsakais vadinamos molekulės, kurias gamina biologiniai procesai ir kurios išlieka atmosferoje, taigi gali indikuoti gyvybės egzistavimą. Pavyzdžiui, deguonis ir metanas Žemės atmosferoje yra biopėdsakai. Iš kitos pusės, daugelis biopėdsakų gali atsirasti ir dėl negyvybinių procesų – ketvirta skalės pakopa pasiekiama tik tada, kai eliminuojami kiti galimi įdomiosios molekulės šaltiniai nagrinėjamoje aplinkoje. Į tarpą yra antroji pakopa – užteršimo žemiškomis molekulėmis atmetimas – ir trečioji – paaiškinimas, kaip gyvybiniai procesai nagrinėjamoje aplinkoje galėtų sukurti biopėdsaką. Penktasis žingsnis – atradimo pakartojimas nepriklausomais stebėjimais ar tyrimais, taip įrodant, kad pirmasis atradimas nebuvo atsitiktinumas. Būtent šioje vietoje įstrigo pernykštis fosfino Veneroje atradimas. Šeštasis žingsnis greičiausiai būtų pats ilgiausias – tai yra alternatyvių, negyvybinių, molekulės kilmės hipotezių, pasiūlytų po pirminio atradimo, patikrinimas ir paneigimas. Galiausiai, aukščiausia septintoji pakopa būtų pasiekta tada, kai toje pačioje aplinkoje atrandamas dar vienas biopėdsakas, kurio egzistavimą galima prognozuoti remiantis biologiniu pirmojo biopėdsako gamybos paaiškinimu. Toks atradimas jau galėtų būti laikomas neginčijamu gyvybinių procesų aptikimu už Žemės ribų. Pateiktas planas – tik pasiūlymas, kuris dar greičiausiai bus tobulinamas. Bet apskritai koks nors kriterijų rinkinys turėtų būti priimtas per artimiausius keletą metų, nes pastaruoju metu planuojama vis daugiau misijų, skirtų būtent gyvybės paieškoms – tiek Marse, tiek Saturno palydovuose, tiek už Saulės sistemos ribų. Plano pasiūlymas skelbiamas Nature.

***

Uolinių planetų uolienų įvairovė. Žemės mantiją sudaro daugiausiai silikatinės uolienos, tokios kaip olivinas ir piroksenas. Panaši ir kaimyninių planetų sandara, bent jau kiek ją žinome. O kaip yra egzoplanetose? Kol kas vienintelis būdas ištirti jų mantijų sandarą yra baltųjų nykštukių stebėjimai. Šios žvaigždžių, panašių į Saulę, liekanos daugiausiai susideda iš anglies ir deguonies, o jas supa vandenilio ir helio atmosfera. Kai kurių nykštukių atmosferose randama ir įvairių uolienas formuojančių cheminių elementų, pavyzdžiui magnio ar kalcio – tai vadinama atmosferine tarša. Manoma, kad šie elementai nykštukėse atsiranda, kai į jas įkrenta uolinės planetos. Taigi išmatavę tokių elementų gausą, galime šį tą sužinoti apie įkritusių planetų sandarą. Seniau baltųjų nykštukių atmosferinės taršos analizė apsiribodavo pavieniais elementais. Naujame tyrime detaliai išnagrinėta keturių elementų – magnio, kalcio, silicio ir geležies – gausa 23 nykštukių atmosferose. Išmatuota uolienas formuojančių elementų gausa panaudota apskaičiuoti tikėtiną įkritusių uolinių planetų cheminę sandarą. Paaiškėjo, kad planetos buvo labai įvairios; vienos žvaigždės planeta ar planetos greičiausiai buvo panašios į Saulės sistemos planetas, bet kitose nagrinėtų elementų gausos skiriasi iki penkių kartų. Be to, nustatyta planetų cheminės sudėties įvairovė gerokai didesnė, nei aplinkinių žvaigždžių, taigi planetų skirtumus lėmė tikrai ne vien pradinio dujų debesies, iš kurio formavosi jų sistemos, skirtumai. Akivaizdu, kad uolinės planetos, net ir pradėjusios formuotis panašiomis sąlygomis, auga labai skirtingai. Ateityje tokių planetų tyrimai turėtų atsižvelgti į tikėtinus mineralinius skirtumus; tyrėjų teigimu, egzoplanetų uolienų nagrinėjimui reikėtų naudoti kitokias uolienų sudėties diagramas, nei tinkamos Žemei ir Saulės sistemai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Ūkas N44. Šaltinis: NASA, ESA, V. Ksoll, D. Gouliermis (Universität Heidelberg), et al.; Nuotraukos apdorojimas: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

N44 yra sudėtingas ūkas Didžiajame Magelano debesyje – palydovinėje Paukščių Tako galaktikoje. Jo dydis – apie 300 parsekų, o viena įdomiausių detalių – maždaug 80 parsekų skersmens tuštuma viduryje. Šį super-burbulą greičiausiai sukūrė supernovų sprogimai. Burbulo pakraščiuose randamos žvaigždės yra maždaug penkiais milijonais metų jaunesnės, nei centre – tai rodo, kad centre žvaigždės ėmė formuotis anksčiau, o supernovos sprogimo banga sustūmė dujas ir sukėlė naują žvaigždėdaros etapą pakraščiuose.

***

Neseniai aptiktas daugmaž iš Paukščių Tako centro sklindantis pasikartojantis radijo bangų signalas. Ne, tai nėra ateiviai, bet signalo paaiškinti nepavyksta jokiu turimu modeliu. Taigi greičiausiai tai yra naujo tipo radijo bangų šaltinis. Apie jį su viena iš atradėjų Tara Murphy kalbasi Event Horizon:

***

Gravitacinės perturbacijos Andromedos centre. Kone kiekvienos galaktikos centre egzistuoja supermasyvi juodoji skylė. Dažnai ją supa tanki žvaigždžių sankaupa, vadinama centriniu spiečiumi. Paukščių Tako centrinis spiečius, kaip ir daugelio kitų galaktikų, yra daugmaž rutulio formos. Tuo tarpu kaimyninėje Andromedoje centrinio spiečiaus žvaigždės juda labai pailgomis į vieną pusę nukreiptomis orbitomis, tad ir visas spiečius atrodo ištęstas, elipsinis. Ši struktūra atrasta prieš beveik tris dešimtmečius, bet jos kilmės kol kas nepavyko paaiškinti. Dabar du mokslininkai iškėlė idėją, kad Andromedos centrinio spiečiaus forma yra senovėje įvykusio galaktikų susiliejimo pasekmė. Susijungus dviem galaktikoms, po kelių šimtų milijonų metų susijungia ir jų centrinės juodosios skylės. Prieš pat susijungimą jos išspinduliuoja labai daug gravitacinių bangų. Jos sklinda nesimetriškai, tad pačios juodosios skylės pastumiamos kita kryptimi. Susijungusi juodoji skylė gali įgyti net ir 1000 km/s atatrankos greitį – jo užtektų apskritai pabėgti iš galaktikos. Mažesniu greičiu paleista juodoji skylė po kurio laiko grįžta į centrą, bet jos judėjimas labai pakeičia aplinkines žvaigždes veikiančią gravitaciją. Naujojo tyrimo autoriai skaitmeniniais modeliais apskaičiavo, kas nutiktų žvaigždžių orbitoms juodosios skylės aplinkoje, kai ši išlekia lauk ir vėliau sugrįžta. Paaiškėjo, kad žvaigždės ima judėti elipsinėmis orbitomis, ištęstomis viena kryptimi – statmenai juodosios skylės atatrankos greičiui. Be to, orbitų elipsiškumo vertės pasiskirsto būtent taip, kaip stebima Andromedos galaktikos centre. Didesniais masteliais, nei keli parsekai aplink juodąją skylę, efekto beveik nėra, nes ten svarbesnė tamsiosios materijos ir pačių žvaigždžių, o ne juodosios skylės, gravitacija. Šiame darbe nagrinėjami modeliai su vos keliais šimtais žvaigždžių, o ne dešimtimis ar šimtais tūkstančių, kaip Andromedos centriniame spiečiuje, taigi kai kurios detalės greičiausiai nėra tikslios. Taip pat neaišku, kiek ilgai po perturbacijos žvaigždžių orbitos išlieka pailgos – žinant šią laiko skalę, būtų galima nustatyti, kada įvyko juodųjų skylių susijungimas Andromedoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kas sukelia galaktikų supervėjus? Daugelyje galaktikų stebimos įvairios tėkmės – dujų srautai, tolstantys nuo galaktikos centro, dažnai pasiekiantys greičius, pakankamus visiškai pabėgti iš galaktikos gravitacinio lauko. Iš principo egzistuoja du procesai, galintys sukurti tėkmę: aktyvus galaktikos branduolys – į centrinę juodąją skylę sparčiai krentančios dujos, kurių skleidžiama šviesa nustelbia visą galaktikos žvaigždžių spinduliuotę – arba sparti žvaigždėdara. Įprastai astronomai galvoja, kad jei tėkmę kuria žvaigždėdara, tai pagrindinis procesas yra supernovų sprogimai. Kiekvienas masyvios žvaigždės sprogimas aplinkinėms dujoms perduoda milžinišką energijos kiekį ir išstumia jas tolyn. Jei daugmaž vienoje vietoje sprogsta keletas supernovų, jų kuriami burbulai kartu suformuoja super-burbulą, kuris gali išplisti ir už galaktikos ribų ir yra matomas kaip tėkmė. Bet naujame tyrime parodyta, jog bent vienoje netolimoje sparčiai žvaigždes formuojančioje galaktikoje tėkmę formuoja ne supernovų sprogimai, o intensyvi jaunų žvaigždžių spinduliuotė. Maždaug trijų megaparsekų atstumu nuo mūsų yra galaktika NGC 2366, o jos pietiniame pakraštyje matomas didžiulis žvaigždėdaros regionas Mrk 71. Iš šio regiono sklindančios spinduliuotės spektro linijos labai išplitusios – tai rodo, kad ten yra dideliais greičiais judančių dujų. Nauja analizė atskleidė, kad dujų greitis pasiekia net 3000 km/s – daugiau nei pakankamai, kad pabėgtų iš galaktikos. Tačiau Mrk 71 yra labai jaunas žvaigždėdaros regionas, jame dar nesprogo nei viena supernova. Tyrimo autoriai teigia, kad tėkmę sukelti galėjo žvaigždžių spinduliuotė. Mrk 71 yra gana išskirtinis žvaigždėdaros regionas: jaunų žvaigždžių tankis jame beveik siekia maksimalią teorinę ribą, kurią viršijus medžiaga būtų kaitinama taip stipriai, kad jokios dujos nebegalėtų susitraukti ir formuoti naujų žvaigždžių. Be to, spinduliuotės kuriamas slėgis regione tikrai viršija dujų slėgį. Taigi Mrk 71 yra puikiausia vieta žvaigždžių spinduliuotės poveikiui dominuoti – matomai tai jame ir vyksta. Taip pat tyrėjai pastebėjo, kad dideli dujų greičiai pasiskirstę laipsnine funkcija; tokia pati tendencija matoma ir nagrinėjant pavienių masyvių žvaigždžių spinduliuotės kuriamus vėjus jų apylinkėse. Tuo tarpu supernovų sprogimų kuriamose tėkmėse greitis pasiskirstęs pagal normalųjį skirstinį – varpo kreivę. Taigi gali būti, kad laipsninis greičių pasiskirstymas yra geras spinduliuotės poveikio dominavimo požymis. Šis atradimas papildo supratimą ir apie procesus, vykusius pačioje Visatos gyvavimo pradžioje. Pirmosios žvaigždės, kurios susiformavo praėjus maždaug 100 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, galėjo sukelti panašias tėkmes dar iki sprogdamos supernovomis. Taip aplink besiformuojančias galaktikas atsirado retesnių dujų burbulai, kuriuose esančias dujas buvo lengviau jonizuoti. Jonizacija, nutikusi per pirmąjį milijardą metų po Didžiojo sprogimo, yra vienas iš paslaptingų ankstyvosios Visatos raidos etapų – nėra žinoma, kaip pakankamas kiekis ultravioletinių fotonų pabėgo iš galaktikų, kad jonizuotų tarpgalaktinę erdvę. Žvaigždžių spinduliuotės kuriamos tėkmės galėjo padėti šiam procesui ir atverti kanalus, kuriuose jonizuojanti spinduliuotė sklido daug lengviau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kodėl gęsta galaktikų žvaigždėdara? Šiuo metu Paukščių Take kasmet susiformuoja kelios naujos žvaigždės. Prieš dešimt milijardų metų žvaigždėdara vyko dešimt kartų sparčiau. Tokia tendencija galioja ir visai Visatai, nors pavienėse gakaktikose ji gali ir skirtis. Kodėl lėtėja žvaigždėdara, iki galo nėra aišku. Vien dujų kiekio Visatoje mažėjimu proceso paaiškinti neišeina – dujų dabar nėra dešimt kartų mažiau, nei praeityje. Vadinasi, tam tikras procesas ar procesai malšina galaktikų gebėjimą versti dujas žvaigždėmis. Galimų procesų yra ne vienas, nuo supernovų sprogimų ir aktyvių branduolių tėkmių iki judėjimo tarpgalaktinėje erdvėje poveikio. Deja, kas tinka vienai galaktikai, gali netikti kitoms, tad įvairūs tyrimai dažnai duoda skirtingus, netgi vieni kitiems prieštaraujančius, atsakymus. Naujame tyrime siekiama įnešti šiek tiek aiškumo, nagrinėjant žvaigždėdaros malšinimą galaktikose, kurios vystosi panašioje aplinkoje – spiečiuje. Stebėjimams pasirinktos 51 iš maždaug 2000 galaktikų, priklausančių santykinai artimam Mergelės spiečiui. Šis spiečius yra kiek neįprastas lyginant su kitais aplinkinėje Visatoje, mat jame dar yra daug žvaigždes formuojančių galaktikų. Dauguma aplinkinių spiečių sudaryti daugiausiai iš raudonų galaktikų, kuriose žvaigždžių formavimasis sustojo prieš milijardus metų. Mergelės spiečiaus galaktikos turi daug tankių šaltų molekulinių dujų, kurios ir buvo stebėjimų taikinys. Tyrėjai išsamiai ištyrė anglies monoksido dujas, kurių pasiskirstymas gerai atspindi visų molekulinių dujų pasiskirstymą. Aptikta didžiulė šių dujų struktūrų įvairovė – diskai, žiedai, vijos ir nuo galaktikų atplėštos juostos. Tokios juostos, susidarančios galaktikai skrendant per tarpgalaktinę medžiagą, yra vienas iš žvaigždėdaros malšinimo požymių. Visgi akivaizdu, kad vien šis procesas nesustabdo žvaigždėdaros; priešingu atveju ji Mergelės spiečiuje jau būtų seniai užgesusi. Šis tyrimas nepateikia aiškių atsakymų, kaip ir kodėl galaktikose lėtėja žvaigždėdara, bet suteikia didžiulį detalių duomenų rinkinį, kuris bus naudingas vystant žvaigždėdaros evoliucijos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vanduo ypatingai tolimoje galaktikoje. Tyrinėdami labai tolimą besijungiančių galaktikų porą, astronomai aptiko tolimiausias žinomas vandens molekules. Galaktikų pora SPT0311-58 nuo mūsų nutolusi tiek, kad jos šviesa keliauja beveik 13 milijardų metų. Kitaip tariant, šias galaktikas matome tokias, kokios jos buvo Visatai esant mažiau nei 800 milijonų metų amžiaus. Jos skleidžia išskirtinai stiprią infraraudonąją spinduliuotę – daugiau nei 10 trilijonų kartų ryškesnę, nei Saulės, arba daugiau nei miljoną kartų ryškesnę, nei visa Paukščių Tako spinduliuotė. Toks infraraudonas šviesis byloja, kad galaktikoje labai sparčiai formuojasi žvaigždės – jų šviesa sužadina dulkes ir dujas, kurios ima švytėti infraraudonomis bangomis. Būtent didelė dujų ir dulkių gausa paskatino tyrėjus pasirinkti stebėjimams šią galaktiką. Tyrėjai joje ieškojo anglies monoksido ir vandens molekulių pėdsakų, ir jų rado. Tai yra tolimiausia galaktika, kurioje aptiktos šios molekulės. Beveik neabejotinai jų buvo ir dar anksčiau, tiesiog tolimesnės žinomos galaktikos nėra tokios šviesios, tad aptikti jose individualių molekulių spinduliuotę yra labai sudėtinga. Apskritai vandens egzistavimas tokioje tolimoje galaktikoje nėra labai netikėtas – vandenilio Visatoje visada buvo labai daug, deguonis yra vienas pirmųjų sunkesnių už helį elementų, kuriais žvaigždės praturtino tarpžvaigždinę terpę, taigi galimybių susiformuoti vandens molekulėms buvo ir prieš daugiau nei trylika milijardų metų. Visgi patvirtinimas, kad vanduo egzistavo jau tada, leis patikrinti ir patobulinti galaktikų cheminės evoliucijos modelius ir geriau suprasti, kaip vyko jų cheminės sudėties raida pačioje Visatos jaunystėje. Taip pat tyrėjai nustatė, kad žvaigždžių formavimosi efektyvumas – žvaigždėdaros spartos ir dujų kiekio galaktikoje santykis – SPT0311-58 labai panašus, kaip ir artimesnėms galaktikoms, kurių šviesa iki mūsų keliauja apie 11 milijardų metų. Tai rodo, kad fizikiniai procesai, valdantys žvaigždžių formavimąsi, per šį Visatos raidos laikotarpį reikšmingai nesikeitė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sterilių neutrinų nėra? Iš ko sudaryta tamsioji materija? Kol kas atsakymo neturime, nes aptikti jos dalelių vis nepavyksta. Bet idėjų mokslininkams netrūksta. Viena iš jų susijusi su neutrinais. Šios dalelės, kaip ir tamsioji materija, beveik nesąveikauja su kitomis. Deja, neutrinai turi vieną negerą savybę – jų masė labai labai maža. Taigi jie po Visatą laksto kone šviesos greičiu. Tuo tarpu Visatos struktūros formavimosi eiga rodo, kad tamsioji materija yra „šalta“ – jos dalelės juda daugybę kartų lėčiau už šviesą. Egzistuoja teoriniai modeliai, pagal kuriuos mums žinomi trys neutrinų tipai – elektronų, miuonų ir tau neutrinai – nėra visa jų įvairovė; greta šių turėtų egzistuoti bent viena, o gal ir kelios, „sterilių neutrinų“ rūšys. „Steriliais“ jie vadinami todėl, kad visiškai nesąveikauja su medžiaga, išskyrus per gravitacinį poveikį. Idėja, kad jie gali egzistuoti, kilo todėl, kad visi aptinkami neutrinai judėdami „sukasi“ prieš laikrodžio rodyklę, o jų antidalelės – antineutrinai – pagal laikrodžio rodyklę. Kitos dalelės sukasi ir vienaip, ir kitaip. Tad mokslininkai galvoja, kad galbūt egzistuoja ir kitokio spirališkumo (angl. helicity) neutrinai, tačiau jie visiškai nesąveikauja su medžiaga, todėl jų nepavyko aptikti. Prieš keletą metų JAV FermiLab laboratorijoje vykdomo MiniBooNE eksperimento duomenyse aptiktas galimas sterilių neutrinų signalas. Neutrinų srautas, siunčiamas iš greitintuvo mineralinių alyvų rezervuarą, sąveikavo stipriau, nei tikėtasi – taip gali nutikti, jei sraute yra ir sterilių neutrinų, kurie kartais pavirsta įprastais. Dabar analogiškas eksperimentas pakartotas su daug tikslesniu detektoriumi ir signalo neaptikta. MicroBooNE eksperimente vietoje mineralinių alyvų naudojamas skystas argonas, kurio sąveikas su neutrinais galima prognozuoti tiksliau. Ištyrę trejų metų eksperimentų duomenis, mokslininkai priėjo išvadą, kad sąveikų skaičius atitinka teorines prognozes su daugiau nei 95% patikimumu. Taip pat su daugiau nei 99% patikimumu atmesta hipotezė, kad perteklinį signalą sukėlė aplinkos fotonai, patekę į detektorių. Taigi MiniBooNE signalas, atrodo, buvo tik statistinė anomalija, o sterilūs neutrinai arba apskritai neegzistuoja, arba į sąveikaujančius neutrinus pavirsta gerokai rečiau, nei prognozuoja dabartiniai modeliai. Tamsiosios materijos dar teks paieškoti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai ir visos naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

2 komentarai

    1. Sutinku, kad yra galimai gražesnių nuotraukų už Kūrinijos stulpus, bet šita man tikrai neatrodo kaip viena iš jų.
      Bet čia, žinoma, skonio reikalas :)

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *