Kąsnelis Visatos DXLVIII: Vasarinis

Vasaros vidurys dažnai yra lėtesnis laikas mokslininkams. Nors vasarą pedagoginiai įsipareigojimai sumažėja iki minimumo ir galima daugiau laiko skirti moksliniams tyrimams, kartu tai yra tradicinis atostogų laikas, ypač liepos antra pusė, kai pasibaigia didžiųjų mokslinių konferencijų maratonas. Tad ir naujienų srautas kiek lėtesnis. Bet dešimtį įdomių surasti pavyko. O tarp jų – Žemės branduolio kristalizacijos pradžia, asteroidų uolienų sklinėjimo analizė, ličio evoliucija žvaigždėse po planetų prarijimo ir masyviausio pulsaro kilmė. Gero skaitymo!

***

Rusija palieka TKS. Praeitos savaitės pradžioje naujasis Roskosmos vadovas Jurijus Borisovas (ne, ne tas pats, kur su Paksu suko reikalus) paskelbė, kad po 2024 metų rusija pasitrauks iš Tarptautinės kosminės stoties programos. Tiesa, kalbėdamas penktadienį, jis patikslino, kad tada pasitraukimas tik „prasidės“, o baigsis, kai rusija turės savo kosminę stotį. Būtent toks yra oficialiai jų skelbiamas planas – pastatyti savo kosminę stotį, arba galbūt bendrą projektą su Kinija, su kuria rusai pastaruoju metu plečia bendradarbiavimą kosmoso srityje. Žinoma, toks pareiškimas sukėlė daugybę klausimų apie TKS ateitį, bet dėl to pernelyg baimintis nereikėtų. Visų pirma, sprendimas nebuvo visiškai netikėtas – nors pernai NASA patvirtino finansavimą stoties veiklai iki 2030 metų, Roskosmos tokio sprendimo nebuvo priėmusi, taigi 2024 metai jau seniau atrodė kaip galima bendradarbiavimo pabaiga. Antra, nors rusijos moduliai yra kritiškai svarbūs TKS veiklai, abejotina, ar rusai juos kaip nors demontuos ar sunaikins po 2024-ųjų – tai paprasčiausiai būtų nepraktiška. Netgi išjungus modulių valdymą, juos būtų galima bent dalinai panaudoti. Pagrindinė aktyvi funkcija, kurią šie moduliai atliko, buvo stoties orbitos korekcijos. NASA ne per seniausiai sėkmingai pakoregavo TKS orbitą su Cygnus erdvėlaiviu; per porą metų jie tikrai pajėgtų sukurti ir įdiegti naują orbitos valdymo sistemą. Taigi TKS greičiausiai galės veikti ir be rusijos indėlio, nors tai ir sukeltų šiokių tokių nepatogumų bei sulėtintų vykdomus darbus. Tuo tarpu rusijos planai pastatyti stotį skamba, švelniai tariant, optimistiškai. Dar 2007 metais TKS turėjęs pasiekti rusijos gamintas modulis Nauka į kosmosą išskrido tik pernai liepą, t.y. vėlavo 14 metų. Kiti rusų kosminiai projektai irgi neblizga sėkme – Fobos-Grunt nepaliko Žemės orbitos, GLONASS palydovų tinklo paleidimai irgi neapsiėjo be trikdžių, praktiškai vieninteliai tikrai sėkmingi projektai buvo bendradarbiavimas su vokiečiais kuriant kelis kosminius teleskopus. Tiesa, šiemet, jau rugsėjį, rusai ketina paleisti naują Mėnulio zondą Luna 25; šios misijos sėkmė gali būti geras indikatorius, ar Roskosmos turi pajėgumų kažką padaryti patys.

***

Žemės magnetinio lauko evoliucija. Žemės centre yra branduolys, susidedantis iš dviejų regionų – kieto centrinio ir skysto išorinio branduolio. Būtent išoriniame branduolyje judanti išsilydžiusi geležis kuria ir palaiko Žemės magnetinį lauką. Praeityje, kai Žemė tik susiformavo, visas branduolys buvo skystas. Laikui bėgant, Žemės gelmės vėso, kol tam tikru metu pats centras ėmė stingti į kristalą. Teoriniai modeliai rodo, kad prieš pat stingimą Žemės magnetinis laukas turėjo būti palyginus silpnas, o stingimui prasidėjus – staigiai sustiprėti. Taip nutiko todėl, kad kol visas branduolys buvo skystas, vėstanti medžiaga jame judėjo gana lėtai, o pradėjus kristalizuotis, dalis išsiskiriančios energijos įkaitino išorinį branduolį ir pagreitino judesius, generuojančius magnetinį lauką. Naujame tyrime skelbiama, kad nustatytas kristalizacijos pradžios laikas – tai nutiko prieš 550 milijonų metų. Jau seniau buvo žinoma, kad Ediakaro periode, maždaug prieš 565 milijonus metų, Žemės magnetinis laukas buvo labai silpnas, apie 10 kartų silpnesnis, nei dabar. Dar senesniais laikais jis buvo stipresnis, bet niekad nesiekė šiandieninės vertės. Visgi iki šiol nebuvo žinoma, kada magnetinis laukas ėmė stiprėti. Naujojo tyrimo autoriai išnagrinėjo kristalą, rastą Oklahomoje esančiuose Kambro periodo kloduose, datuojamuose 532 milijonų metų praeitimi. Kristalui formuojantis, jo konfigūracija užfiksavo tuometinį magnetinio lauko stiprumą. Šis pasirodė buvęs lygus beveik pusei šiandieninio, arba penkis kartus didesnis, nei Ediakaro periode. Tad magnetinio lauko stiprėjimas, o kartu ir Žemės branduolio kristalizacija, prasidėjo maždaug prieš 550 milijonų metų. Įtraukę šią datą į branduolio evoliucijos modelį, tyrėjai nustatė, kad prieš maždaug 450 milijonų metų kietojo branduolio dydis turėjo pasiekti pusę šiandieninio, o tai turėjo pakeisti seisminių bangų sklidimą Žemėje. Šis atradimas padės patikslinti ir kitų planetų evoliucijos modelius, o tai, savo ruožtu, leis geriau suprasti, pavyzdžiui, ar Marsas ir Venera kada nors turėjo savo magnetosferą bei kaip keitėsi jų klimatas laikui bėgant. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Maloni temperatūra lavos tuneliuose. Mėnulio paviršiuje aptikta ne viena ertmė, greičiausiai vedanti į lavos tunelius. Tai kiaurymės, susiformavusios, kai prieš milijardus metų tekanti lava išgraužė urvus anksčiau sukietėjusiose plutos uolienose. Nuo pat atradimo prieš kiek daugiau nei dešimtmetį, lavos tuneliai įvardijami kaip puiki vieta pirmosioms žmonių kolonijoms mūsų palydove. Storas uolienų sluoksnis apsaugotų nuo meteoritų bei Saulės vėjo, o mažą ertmę būtų galima uždengti šliuzu ir tunelį pripildyti atmosferos. Dabar mokslininkai išsiaiškino dar vieną labai naudingą lavos tunelių savybę – temperatūra juose turėtų būti beveik pastovi ir panaši į mums įprastą kambario temperatūrą. Nagrinėdami infraraudonųjų spindulių ruože darytas Mėnulio paviršiaus nuotraukas, mokslininkai pastebėjo, jog nakties metu lavos tuneliai švyti gerokai ryškiau, nei aplinkinės uolienos. Jų dugno temperatūra siekia apie 230 kelvinų, arba -40 Celsijaus laipsnių – maždaug šimtu laipsnių daugiau, nei tipinė paviršiaus temperatūra Mėnulio naktį. Pasinaudodami skaitmeniniu modeliu, kuriuo sekama šiluminės energijos pernaša Mėnulio sąlygomis, jie nustatė, kad toli nuo kiaurymių, išeinančių į paviršių, lavos tuneliuose turėtų nusistovėti maždaug 290 kelvinų, arba 20 laipsnių Celsijaus, temperatūra. Ji turėtų nekisti nepriklausomai nuo to, ar paviršiuje diena, ar naktis, nors paviršiaus temperatūra gali skirtis trim šimtais laipsnių. Tyrimų stočių ar kolonijų įrengimas lavos tuneliuose leistų daugiau dėmesio skirti kitiems išgyvenimo iššūkiams, nei termoreguliacijai. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Asteroidų uolienos skilinėja sparčiai. Asteroidai dažnai vadinami laiko kapsulėmis, kurių savybės beveik nesikeitė nuo pat susiformavimo Saulės sistemos jaunystėje. Bet tai nėra visai tiesa; asteroidų paviršius irgi kinta. Saulės spinduliuotė ir vėjas sukelia įvairias chemines reakcijas, mikrometeoroidų smūgiai formuoja kraterius. Dabar nustatyta, kad, panašu, svarbiausias asteroidų paviršines uolienas ardantis veiksnys yra Saulės šviesa. Maža to, šis procesas vyksta daug greičiau, nei Žemėje. Tyrimo autoriai išnagrinėjo Osiris-Rex zondo darytas asteroido Bennu nuotraukas. Daugybėje jų buvo matyti įtrūkimai paviršiaus uolienose – nuo keliolikos centimetrų iki dešimčių metrų ilgio. Išmatavę įtrūkimų ilgį ir kryptį, tyrėjai pamatė, kad jie dažniausiai driekiasi išilgai dienovidinio linijų. Būtent taip turėtų atrodyti Saulės šviesos sukelti įtrūkimai. Panašiai kaip šalta stiklinė gali suskilti, įpylus karšto vandens, taip ir šalta uoliena gali įtrūkti, kai ją staiga apšviečia Saulė. Bennu para trunka apie keturias su puse valandos, taigi šiluminiai uolienų įtempimai keičiasi palyginus greitai. Jei asteroido paviršių daugiau formuotų meteoritų smūgiai ar nuošliaužos, įtrūkimų kryptys būtų įvairios. Taigi dabartinis vaizdas įrodo, kad Saulės šviesa yra pagrindinis uolienas keičiantis veiksnys. Taip pat mokslininkai apskaičiavo, kad vidutiniškai viena uoliena suskyla per 10-100 tūkstančių metų. Tai daug trumpesnis laikotarpis, nei Žemėje, kur dažnai galime pamatyti milijonų metų amžiaus uolienas. Žemėje Saulės šviesa toli gražu neturi tokios įtakos uolienoms, kaip asteroide, tačiau net ir kiti reiškiniai – geologiniai, hidrologiniai ar biologiniai – nepakeičia uolienų taip greitai. Toks spartus paviršiaus kitimas asteroiduose nereiškia, kad jie tampa visai netinkami Saulės sistemos praeičiai tirti – net ir suskilusios, uolienos išlieka chemiškai nepakitusios. Tačiau į paviršiaus pokyčius reikia atsižvelgti, bandant interpretuoti asteroidų istorijas. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Asteroido Bennu paviršius – netvirtas. 2020 metų spalį Osiris-Rex paėmė mėginį nuo asteroido Bennu paviršiaus. Operacijos metu jis priartėjo prie asteroido, įpūtė paviršiaus dulkių į imtuvą, aktyvavo manevrinius variklius ir atsistūmė tolyn. Nuotraukose matyti, kad asteroido paviršiuje atsirado kone aštuonių metrų skersmens krateris. Naujame tyrime, remiantis šiomis nuotraukomis, sudarytas Bennu paviršiaus struktūros modelis. Analizuodami uolienų padėties pokyčius nuotraukose bei zondo telemetrijos duomenis, mokslininkai apskaičiavo, jog asteroido paviršiaus dalelės praktiškai visiškai nesukibusios tarpusavyje. Kitaip tariant, asteroido paviršius labiau primena ne uolieną ar netgi vandenį, o plastmasinių rutuliukų pilną baseiną. Jei Osiris-Rex būtų bandęs nusileisti ant asteroido, zondo kojos būtų įsmigusios giliai į paviršiaus dulkes. Šis rezultatas visiškai priešingas ankstesniems modeliams, kuriais buvo paremti ir Osiris-Rex bandymai. Pagal juos asteroido granulės, nors ir nesudaro vientisos uolienos, turėjo būti sukibusios gana tvirtai, o zondo priartėjimas neturėjo sukurti faktiškai jokio kraterio. Tyrimo autoriai taip pat apskaičiavo, kad asteroido paviršinės medžiagos tankis yra apie du kartus mažesnis, nei vidutinis asteroido tankis. Jų teigimu, tokia struktūra susidaro todėl, kad menka asteroido gravitacija nesuspaudžia paviršinės medžiagos, o kartais nutinkančios nuošliaužos ar kitokie granulių vartymaisi sukuria porėtą struktūrą su daugybe mikroskopinių tuštumų, kurios sumažina tiek vidutinį tankį, tiek dalelių sukibimą. Daugybė asteroidų Saulės sistemoje yra panašūs į Bennu, vadinami „nuolaužų krūvos“ tipo. Jei jų medžiaga tikrai taip silpnai laikosi tarpusavyje, reikėtų permąstyti ir jų keliamą pavojų Žemei. Į Žemę krentantis toks asteroidas gali lengvai subyrėti atmosferoje ir planetos paviršių pasiekti ne kaip vienas kūnas, o kaip daugybė mažesnių riedulių, kurie galbūt sukeltų mažesnę katastrofą, tačiau didesniame regione. Be to, pakreipti tokių asteroidų orbitą gali būti labai sudėtinga, mat bet kokie bandymai asteroidą pastumti baigtųsi jo paviršiaus dulkių pabėgimu. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Kodėl Jupiteris neturi žiedų? Saturnas yra tikras žiedų valdovas – platūs ir didingi žiedai yra pirmojji savybė, kurią prisimename apie šią planetą. Žiedus turi ir kitos didžiosios planetos, tačiau jose jie daug menkesni. Kodėl? Ypač šis klausimas opus kalbant apie Jupiterį – negi masyvesnė planeta negalėtų išlaikyti didesnės žiedų sistemos? Pasirodo, ne, nes žiedams formuotis ir išlikti trukdo masyvūs Jupiterio palydovai. Tokia išvada padaryta remiantis skaitmeniniais modeliais, kuriais sekamas mažų dalelių judėjimas milijonus metų, veikiant Jupiterio ir palydovų gravitacijai. Keturi masyvūs Jupiterio palydovai tiek destabilizuoja mažų dalelių orbitas, kad per kelis milijonus metų jos arba nukrenta į planetą ar vieną mėnulių, arba pabėga iš sistemos į tarpplanetinę erdvę. Praktiškai vienintelis regionas, kuriame dalelės išlieka daugiau nei 10 milijonų metų, yra labai arti Jupiterio, zonoje, kurioje iš ledo sudarytas palydovas subyrėtų dėl Jupiterio gravitacijos, tačiau uolinis dar išliktų vientisas. Būtent ten šiuo metu ir matomas menkas Jupiterio žiedas. Tuo tarpu Saturnas, turintis tik vieną masyvų palydovą Titaną, yra daug svetingesnis mažoms dalelėms, kurių atsiranda tiek iš pro šalį lekiančių kometų, tiek iš subyrančių mažų palydovų. Taigi Saturno žiedai išlieka daug ilgesnį laiko tarpą – manoma, kad jų amžius yra bent 100 milijonų metų. Šis atradimas leidžia daryti išvadą, kad egzoplanetos, turinčios masyvių palydovų, greičiausiai neturės didelių žiedų sistemų, ir atvirkščiai. Tai padės geriau atsirinkti planetas, prie kurių verta ieškoti masyvių, galbūt gyvybei tinkamų, egzomėnulių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Infraraudonas Saturnas iš Cassini. Šaltinis: NASA, JPL-Caltech, SSI, duomenų apdorojimas – Maksim Kakitsev

Saturno šiaurės ašigalyje egzistuoja šešiakampis sūkurys. Šioje nuotraukoje puikiai atsiskleidžia visas jo grožis ir dydis. Nuotrauka daryta 2014 metais, Cassini misijos metu.

***

Praskridimų poveikis planetų sistemoms. Žvaigždės gimsta ne vienišos, o grupėse ir spiečiuose. Nors grupės išsibarsto per kelis ar keliolika milijonų metų, jaunystę žvaigždė praleidžia tarp kaimynių. Skaičiavimai rodo, jog kiekvienai žvaigždei egzistuoja 50% tikimybė patirti artimą prasilenkimą su kaimyne, dar neišsisklaidžius protoplanetiniam diskui. „Artimas“ čia reiškia 1000 astronominių vienetų nuotolį arba mažesnį; vienas astronominis vienetas (AU) yra atstumas tarp Saulės ir Žemės, taigi 1000 AU – gerokai didesnis atstumas, nei Saulės sistemos planetų orbitos. Visgi ir toks praskridimas gali turėti poveikį. Naujame tyrime apžvelgiama, kokie tie poveikiai galėtų būti ir kaip juos galima aptikti. Stipriausią efektą turi praskridimas paraboline orbita, ta pačia kryptimi kaip sukasi diskas ir kertant arba priliečiant diską. Tokiu atveju praskrendanti žvaigždė pagauna dalį disko medžiagos; taip pat dalis medžiagos nukrenta tiesiai į vieną ar kitą žvaigždę ir sukelia žybsnį joje. Jei praskridimas įvyksta priešinga kryptimi, nei sukasi diskas, dažniausi efektai yra disko išlenkimas arba perskyrimas į dvi dalis. Praskridimai, žinoma, gali turėti įtakos ir planetoms: sumažėjusiame diske planetos formuojasi nebe taip efektyviai, o ir pati praskrendanti žvaigždė gali išmesti lauk ar pasivogti jauną planetą. Taigi praskridimai gali turėti poveikį visam planetinės sistemos gyvenimui; tiesa, tas poveikis būtų matomas tik statistiškai. Keletas jaunų žvaigždžių, manoma, neseniai patyrė praskridimus – garsiausia iš jų yra Oriono FU, pagal kurios išsiveržimus pavadinta visa jaunų žvaigždžių rūšis. Praskridimai galėjo turėti poveikį ir Saulės sistemai. Išorinėje sistemos dalyje kai kurių objektų – tarp jų patenka ir Plutonas – orbitos pasvirusios nemenku kampu į ekliptiką, egzistuoja ir kitų orbitų netolygumų, kurie atrodo taip, lyg kas nors šiuos objektus būtų ištampęs. Kai kurie astronomai teigia, jog tai – papildomos, devintos, planetos įtaka, bet orbitų pokyčiai gali būti tiesiog prieš puspenkto milijardo metų įvykusios perturbacijos palikimas. Be to, Saulės sukimosi ašis pasvirusi maždaug šešiais laipsniais į ekliptikos plokštumą – tai irgi leidžia spręsti apie tam tikrą perturbaciją planetų formavimosi laikotarpiu, kurią taip pat galėtų paaiškinti kitos žvaigždės artimas praskridimas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Litis parodo suvalgytas planetas. Kartais nutinka taip, kad planetos orbita destabilizuojama ir įkrenta į žvaigždę. Naujo tyrimo rezultatai rodo, kad tokio įvykio pasekmės kartais gali būti matomos ilgiau nei milijardą metų. Nors planeta, žinoma, kone iškart išgaruoja, jos atnešti elementai pakeičia žvaigždės cheminę sudėtį, taigi ir spektrą. Vienas iš elementų, kurių gausa žvaigždėje išauga, yra litis. Apskritai ličio Visatoje atsirado netrukus po Didžiojo sprogimo, nors ir gerokai mažiau, nei vandenilio ir helio. Žvaigždėse litis nesiformuoja, o tik nyksta termobranduolinių reakcijų metu, taigi kuo žvaigždė senesnė, tuo ličio joje mažiau. Bet kai kuriose žvaigždėse ličio randama daugiau, nei turėtų būti pagal jų masę ir numanomą amžių. Naujojo tyrimo autoriai ištyrė hipotezę, ar ličio gausa gali būti praeityje prarytos planetos požymis. Jie apskaičiavo, kaip vystytųsi pagrindinės sekos žvaigždės, kurių masės siekia nuo pusės iki pusantros Saulės masės, suvalgusios Žemės masės, dešimt arba šimtą kartų masyvesnę planetą. Žvaigždės ir planetos cheminė sudėtis pradžioje prilyginta, atitinkamai, Saulės ir Žemės sandarai. Jei žvaigždė maža – pusės Saulės masės arba mažesnė – medžiaga joje maišosi labai efektyviai, todėl palyginus greitai – per mažiau nei šimtą milijonų metų – litis pasiekia žvaigždės branduolį ir yra sunaikinamas. Masyvesnėse žvaigždėse, iki maždaug 0,9 Saulės masės, ličio gausa išlieka išmatuojamai didesnė ilgą laiką – bent kelis šimtus milijonų, o gal ir ilgiau nei milijardą metų. Dar masyvesnėse žvaigždėse skirtumo beveik nematyti, o masyviausiose planetos medžiaga paspartina maišymąsi, todėl ličio gausa netgi sumažėja, lyginant su žvaigžde, kuri planetų neprarijo. Šie rezultatai gerai paaiškina kai kurių žvaigždžių ličio gausą. Jei padidėjusi ličio, o gal ir kitų elementų, gausa gali būti matoma žvaigždėje milijardus metų po planetos prarijimo, tokius stebėjimus galima būtų panaudoti siekiant suprasti, kaip dažnai nutinka panašūs reiškiniai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Greitos žvaigždės smūginė banga. Kai objektas juda didesniu greičiu, nei garso greitis toje pačioje aplinkoje, atsiranda smūginė banga. Ties ja terpės savybės – pavyzdžiui, tankis, judėjimo greitis ir temperatūra – labai staigiai pakinta. Smūginės bangos labai svarbios tarpžvaigždinės medžiagos raidai: jos paspartina kai kurias chemines reakcijas, gali paskatinti medžiagos vėsimą, fragmentaciją ir žvaigždėdarą. Taigi labai svarbu suprasti, kaip jos vystosi, bet tą padaryti – sudėtinga. Idealizuotu atveju galima pritaikyti gerai žinomus sprendinius, tačiau realybė, žinoma, toli gražu nėra ideali. Netolygus medžiagos tankis, šiluminis ir elektrinis laidumas, turbulencija, magnetinis laukas – visi šie reiškiniai paveikia smūginių bangų formavimąsi ir savybes. Bene geriausias būdas pagilinti žinias – naudojant įvairius modelius bandyti atkurti realias stebimas smūgines bangas ir išsiaiškinti, kuris modelis iššūkį įveikia geriausiai. Būtent tą mokslininkai dabar padarė modeliuodami žvaigždės Gyvatnešio Zetos aplinką. Gyvatnešio Zeta yra maždaug dvidešimt kartų už Saulę masyvesnė žvaigždė, kuri gimė dvinarėje sistemoje. Prieš maždaug milijoną metų jos kompanionė sprogo supernova, o Zeta išlėkė dideliu greičiu tolyn. Prieš ją susiformavo smūginė banga, kuri švyti labai įvairiomis bangomis – nuo infraraudonųjų iki rentgeno spindulių. Rentgeno spinduliuotė, kylanti ten, kur žvaigždės vėjas atsimuša į tarpžvaigždinę medžiagą, yra išskirtinis šios žvaigždės aspektas – nors Paukščių Take žinoma ir daugiau žvaigždžių sukeltų smūginių bangų, rentgeno spinduliuote pasižymi tik ši. Tyrimo autoriai pritaikė kelis skaitmeninius modelius, siekdami atkurti Gyvatnešio Zetos aplinkoje stebimą spinduliuotę. Nors modeliai vis dar šiek tiek idealizuoti – pavyzdžiui, juose neatsižvelgiama į netolygų tarpžvaigždinės medžiagos tankį ar judėjimą – sąveika tarp žvaigždės aplinkos ir tarpžvaigždinių dujų juose sekama labai detaliai. Smūginės bangos formą ir spinduliuotės pasiskirstymą joje geriausiai atkūrė modelis, kuriame žvaigždė juda ne tik dangaus plokštumoje, bet turi ir reikšmingą radialinę komponentę; iki šiol buvo neaišku, kaip iš tiesų Gyvatnešio Zeta juda. Du iš trijų modelių atkūrė rentgeno spinduliuotės pasiskirstymą, panašų į stebimą – rentgeno spinduliuotė stipresnė smūginės bangos dalyje, esančioje arčiausiai žvaigždės. Tiesa, visuose modeliuose rentgeno spinduliuotės intensyvumas mažesnis, nei stebimas, taigi trūkumų juose dar yra. Be to, net ir rentgeno spinduliuotės pasiskirstymas neatkurtas tobulai: modeliuose jis didžiausias ten, kur žvaigždės vėjas susiliečia su tarpžvaigždine medžiaga, o realybėje – gerokai arčiau žvaigždės. Taigi tobulinti modelius dar yra kur, bet po truputį šitaip suprasime ne tik konkrečios žvaigždės aplinką, bet ir apskritai dujų elgesį ekstremaliomis sąlygomis. Geresnis hidrodinamikos pažinimas bus be galo naudingas ne tik astronomijoje, bet ir, pavyzdžiui, inžinerijoje ar medicinoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Masyviausias pulsaras. Kai žvaigždė, kurios pradinė masė yra 8-10 Saulės masių, baigia gyvenimą, jos centrinė dalis, maždaug 1,4 Saulės masių regionas, susitraukia į vos kelių dešimčių kilometrų skermens rutulį. Jame medžiaga pasiekia tokį tankį, kad elektronai susijungia su protonais ir tampa neutronais – atsiranda neutroninė žvaigždė. Visos neutroninės žvaigždės sukasi greitai. Kai kurios aplink savo ašį apsisuka per maždaug sekundę – to ir galima tikėtis, žinant, kiek branduolys sumažėjo ir kaip greitai sukosi žvaigždė prieš mirtį. Bet kitos neutroninės žvaigždės – milisekundiniai pulsarai – per sekundę apsisukti gali šimtus kartų. Greičiausiai jie įgreitėja rydami medžiagą iš žvaigždės-kompanionės. Dalis milisekundinių pulsarų tikrai turi kompaniones, o kiti atrodo vieniši. Tokie objektai vadinami juodosiomis našlėmis, mat manoma, kad jie, kaip ir vorės, nužudo savo kompaniones. Bet kompanionių liekanos gali išlikti, o dabar pirmą kartą tokia užfiksuota. Taikiniu astronomai pasirinko greičiausiai besisukantį pulsarą Paukščių Take, PSR J0952−0607. Vieną ratą apsikti jam užtrunka vos 1,4 milisekundės. Stebėdami pulsaro judėjimą, mokslininkai nustatė, kad jis turi maždaug 20 Jupiterio masių kompanionę, su kuria sukasi 6,5 valandų periodo orbita. Kompanionė greičiausiai yra žvaigždės, maitinusios ir įgreitinusios pulsarą, liekana, beveik visiškai išgaravusi dėl pulsaro spinduliuotės ir vėjo. Orbitos duomenys leido nustatyti ir pulsaro masę – 2,35 Saulės masės, su mažesne nei 10% paklaida. Įvairūs teoriniai modeliai prognozuoja skirtingą maksimalią įmanomą neutroninės žvaigždės masę; ją viršijusi, žvaigždė kolapsuoja į juodąją skylę. Tokia didelė PSR J0952−0607 masė leidžia atmesti kai kuriuos iš šių modelių. Šiuo metu žinoma ir daugiau panašios masės pulsarų, bet jų matavimai ne tokie patikimi. Ateityje tyrėjai tikisi pasinaudoti jų stebėjimais ir patikslinti maksimalią įmanomą neutroninės žvaigždės masę, taip kartu dar labiau apribojant galimus jų struktūros variantus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kokios būna medžiagos būsenos? Gerai žinome kietą, skystą ir dujinę, taip pat daugelis esame girdėję apie plazmą. Bet jų yra ir daugiau – Bozės-Einšteino kondensatas, kvarkų-gliuonų plazma ir taip toliau. Kai kuriais atžvilgiais netgi sąmonė gali būti laikoma savita medžiagos būsena. Apie tai pasakoja PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse

5 komentarai

  1. 550 mln.m čia visai neseniai kaip Žemės istorijai. Normalus magnetinis laukas tokiu atveju yra visiškas šviežalas. Gyvybės istorijai dar taip pusė velnio pagal jaunumą, net visai sutampa su Kambro sprogimu, įdomu, kiek įtakos tam turėjo.

      1. Aišku Kambro sprogimas vyko po Neoproterozojaus apledėjimų, tačiau mažesnis radiacinis spirginimas : D gyvybei tikrai ne pro šalį.

  2. Ar tiesa, kad pulsaras virsta juodąja skyle, nes jo viršutiniai sluoksniai juda artišviesiniu greičiu? Ir dėl ko vyksta įgreitėjimas ryjant kompanionės medžiagą? Iš kur atsiranda pradinis didelis greit numirsiančios žvaigždės greitis? Šie dalykai man kol kas keisti ir nesuprantami.

    1. Nemanau, kad pulsaro sukimosi greitis ir virtimas juodąja skyle tiesiogiai susiję. Tiesiog kai pulsaro masė tampa pernelyg didelė, neutronų išsigimimo slėgis (degeneracy pressure) nebegali įveikti gravitacijos ir nutinka kolapsas į tankesnį kūną – juodąją skylę.

      Dėl greičio: normalių pulsarų greitis atsiranda iš judesio kiekio momento tvermės. Jei žvaigždės branduolys buvo, tarkim, 100 tūkstančių kilometrų spindulio (iš tiesų didesnis, bet Saulės maždaug toks), o susitraukė iki 10 kilometrų, tai linijinis paviršiaus sukimosi greitis turėjo išaugti 10 tūkstančių kartų, o kampinis – 10000^2 = 100 milijonų kartų. Aišku, ten reliatyvistiniai efektai pasireiškia, tai tikras išaugimas ne toks didelis, bet vis tiek galima matyti, kaip savaičių ar mėnesių sukimosi periodas gali pavirsti į sekundės dalis. Milisekundinių pulsarų atveju greičiausiai dar prisideda magnetinio lauko persitvarkymas, kuris dalį magnetinės energijos perduoda sukimuisi.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *