Kąsnelis Visatos DLXII: Senatvė ir atjaunėjimas


Nors laikas mums visiems eina beveik idealiai vienodai, žmonės sensta skirtingai. Tas pat galioja ir įvairiems kosminiams kūnams, pavyzdžiui, žvaigždėms. Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kad arti skriejančios planetos gali atjauninti savo žvaigždes, bent jau sprendžiant pagal aktyvumo lygius. Labai seni objektai mūsų Saulės sistemoje yra daugelio kietų kūnų paviršiai, taip pat kometos. Praeitos savaitės naujienose rasime Marso paviršiaus sudėtingumo analizę ir kometų evoliucijos tyrimą, remiantis jų išmetamomis dujomis. Kitose naujienose – neutrinai iš aktyvios galaktikos, superžemių ir mini-neptūnų skirtumai bei kosminiai spinduliai iš žvaigždėdaros regionų. Gero skaitymo!
***

Šiaurės pašvaistė – įspūdingas vaizdas. Ir visada žalias. Visiškai vienodai žalias. Kodėl? Apie tai, ir apskirtai apie pašvaistes, pasakoja Dr. Becky:

***

Saulės energija Mėnulio kolonijoms. Žemėje vis daugiau energijos gaminam Saulės baterijomis, tačiau jos turi vieną esminį trūkumą – Saulė šviečia ne visą laiką. Taigi būtina turėti arba alternatyvių jėgainių (pvz. šiluminių ar branduolinių elektrinių) arba galingų akumuliatorių, kuriuose sukauptos energijos užtektų visai nakčiai. Mėnulyje, atrodytų, problema būtų dar didesnė, nes naktis ten trunka ne 12 valandų, o dvi savaites. Bet gali būti, jog realybė pasirodys esanti visai kitokia, ir Mėnulio kolonijas bus galima aprūpinti Saulės energija visą laiką, nenaudojant jokių didelių akumuliatorių. Tokia idėja aprašyta naujame tyrime, kur kalbama apie bent keliasdešimties megavatų galios Saulės jėgainės įkūrimą. Ji būtų įrengiama arti vieno iš Mėnulio ašigalių – nelabai svarbu, kurio, bet greičiausiai pietinio, nes ten žinome daugiau vandens ledo telkinių, taigi ten kursis pirmosios kolonijos ar bent tyrimų stotys. Saulės baterijos būtų išdėstomos ratu aplink ašigalį, pavyzdžiui ties 85 ar 88 laipsnių lygiagrete. Mėnulio spindulys apie keturis kartus mažesnis nei Žemės, todėl rato ilgis būtų vos keli šimtai kilometrų. Mėnulio sukimosi ašis į orbitos plokštumą pasvirusi vos penkiais laipsniais, todėl arti ašigalio esančiuose regionuose Saulė visada kybo labai žemai virš horizonto. Nors apie pusę kiekvienos Mėnulio paros, t.y. apie dvi savaites, ji nusileidžia, tačiau bent dalis rato visada būtų apšviesta. Sujungus visas ten pastatytas Saulės elektrines į vieną tinklą, jis energiją gamintų nuolatos beveik vienoda galia. Vietinės nakties metu būtų galima vykdyti atskirų Saulės elementų priežiūrą ir remontą. Greta rato būtų statomi energiją naudojantys pastatai, nuo deguonies gamyklų iki gyvenamųjų patalpų. Tyrimo autorių skaičiavimais, siūlomas planas pareikalautų palyginus nedaug masės: apie šešis kartus mažiau, nei NASA svarstomas branduolinės jėgainės variantas, ir net šimtą kartų mažiau, nei Saulės elektrinių su baterijomis planas. Turint omeny, kad šiuo metu nugabenti kilogramą įrangos į Mėnulį kainuotų apie milijoną dolerių, nenuostabu, kad bet koks masę taupantis planas skamba labai patraukliai. Tyrimo rezultatai publikuojami Renewable Energy.

***

InSight zondo asmenukė. Šaltinis: NASA, JPL-Caltech, Mars InSight

InSight zondas nuo 2018 metų pabaigos fiksuoja Marso drebėjimus. Remiantis jo duomenimis jau padaryta daugybė atradimų apie planetos sandarą; atradimų dar gausybė bus ir ateityje. Bet paties zondo dienos jau kaip ir suskaičiuotos – jis turėtų baigti darbą gruodžio mėnesį. Priežastis gerai matoma šioje nuotraukoje, kuri daryta dar balandžio mėnesį: energiją zondui teikiantys Saulės elementai beviltiškai užnešti dulkėmis. Galimybės juos nuvalyti zondas neturi, taigi gauna vis mažiau ir mažiau energijos, kurios ima nepakakti net būtiniausioms funkcijoms atlikti. Kurį laiką misijos komanda dar tikėjosi, kad galbūt elementus nuvalys kokia nors audra, bet to neįvyko.

***

Kompleksiška Marso pluta. Marso pluta visoje planetoje yra sudaryta iš bazaltų – vulkaninės kilmės uolienų. Bazaltai susiformavo dar pačioje Marso jaunystėje, stingstant pirmykščiam magmos okeanui. Kadangi Marsas niekada neturėjo tektoninių plokščių, mokslininkai dažnai galvoja, kad jo pluta ir yra sudaryta daugiausiai iš vientiso bazalto, kai kur padengto plonesniais bazalto sluoksniais iš ugnikalnių išsiveržimų. Visgi kai kur Marse randama uolienų, turinčių daug daugiau silicio, nei įprasta bazaltuose; jų kilmė iki šiol nėra iki galo aiški. Naujame tyrime pateikiami įrodymai, kad silicio gausu ne tik pavieniuose akmenyse, bet ir dideliuose Marso plutos regionuose pietiniame pusrutulyje. Seniai žinoma, kad pietinio Marso pusrutulio pluta senesnė, nei šiaurinio. Naujojo tyrimo autoriai išnagrinėjo regimųjų bei infraraudonųjų spindulių nuotraukas, kuriose matomas Cimerijos ir Sirenų žemių regionas planetos pietuose. Devyniose vietose aptikti krateriai, kurių dugne ir aplinkoje matyti daug lauko špatų – mineralų, turinčių gerokai daugiau silicio, nei bazaltai. Šios uolienos atspindi senesnę Marso plutą, kurią vėliau padengė bazaltai. Kai kurie Marso evoliucijos modeliai teigia, kad planeta neturėjo vientiso magmos okeano – senoji pluta gali būti likusi iš tų laikų. Šie rezultatai dera ir su ypatingai seno meteorito duomenimis. Erg Chech 002 yra meteoritas, rastas Sacharoje, datuojamas maždaug Saulės sistemos formavimosi arba dar senesniais laikais, taigi jis yra seniausia žinoma kieta medžiaga Saulės sistemoje. Meteoritas sudarytas daugiausiai iš mineralo andezito, kuris panašus į bazaltą, tačiau turi gerokai daugiau silicio. Taigi gali būti, jog pirmykštės uolienos Saulės sistemoje buvo gerokai gausesnės silicio, nei vėlesni vulkaniniai bazaltai. Šie atradimai padės geriau suprasti ir Žemės evoliuciją; mūsų planetos plutos praeitį tyrinėti sudėtinga, nes tektoniniai, atmosferiniai, hidrologiniai ir biologiniai procesai ją nuolatos stipriai keičia. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Asteroidų gelmių tyrimai. Asteroidų tyrimai kol kas apsiriboja jų paviršiais. Stebėjimai – ar tai būtų regimųjų spindulių, ar netgi radaro – neprasiskverbia giliai po paviršiumi, ir net žmonių nusiųsti zondai nagrinėjo tik paviršinį sluoksnį bei labai ribotai pažvelgė į gilesnius. Naujame tyrime pristatomas būdas tirti asteroidų giluminę sandarą stebint jų judėjimą arti Žemės ar kito dangaus kūno. Skrisdamas pro planetą ar kitą didelį kūną, asteroidas jaučia reikšmingą potvyninę jėgą – skirtingus jo kraštus veikia skirtingo stiprumo trauka. Net ir nedideli gravitacinio lauko skirtumai paveikia asteroido sukimąsi – jis gali sulėtėti ar paspartėti. Tyrimo autoriai apskaičiavo, kaip sukimosi pokyčiai priklauso nuo asteroido tankio ir tankio anomalijų kūno viduje. Remdamiesi šiais duomenimis, jie sukūrė automatizuotą algoritmą tankio pasiskirstymui prognozuoti. Algoritmui reikia pateikti informaciją apie asteroido sukimąsi ir orbitą. Sugeneravę daug įvairių asteroidų ir apskaičiavę jų sukimosi pokyčius, mokslininkai patikrino, kokios kokybės duomenys reikalingi algoritmui, kad atskirtų anomalijų egzistavimą. Paaiškėjo, kad norint nustatyti tankio svyravimus su 0,1% paklaida, reikia, kad asteroidas praskrietų arčiau nei 18 Žemės spindulių (~115 tūkstančių kilometrų), o sukimosi periodą reikėtų matuoti geriau nei ketvirčio sekundės tikslumu. Tokį tikslumą pasiekti įmanoma dedikuotais stebėjimais. Tikslios žinios apie asteroidų tankio netolygumus labai padėtų planuojant misijas, skirtas nukreipti juos nuo Žemei pavojingų trajektorijų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kometų sandara ir formavimasis. Pirmykštėje Saulės sistemoje įvairios molekulės buvo pasiskirsčiusios nevienodai. Lakesni junginiai arti žvaigždės išgaruodavo, taigi jų galima buvo rasti tik protoplanetinio disko išorėje. Taigi ir skirtingose disko vietose besiformuojantys kūnai turėjo šiek tiek skirtingą cheminę sudėtį. Laikui bėgant, objektų sandara kito, tad šiandieninė sudėtis atspindi tiek formavimosi vietą, tiek puspenkto milijardo metų evoliucijos. Planetas veikia gausybė procesų, tad interpretuoti stebėjimų duomenis sudėtinga. Kometų situacija paprastesnė; štai naujame tyrime jų evoliucija nagrinėjama remiantis išmetamų dujų sudėtimi. Daugiausiai iš kometų garuoja anglies dvideginis, anglies monoksidas ir vandens garai. Tyrimo autoriai išnagrinėjo šių dujų gausos matavimus 25 kometose. Skaičius atrodo nedidelis, bet patikimai išmatuoti kometos išmetamų dujų cheminę sudėtį gana sudėtinga, ypač kai kometos yra toli nuo Saulės, tad net ir 25 objektai yra daugiau, nei bet kada iki šiol. Pastebėta aiški tendencija: tos kometos, kurios niekada nebuvo arti Saulės arba prie jos artėja pirmą kartą, išmeta daugiau anglies dvideginio, o tos, kurios pro Saulę lekia ne pirmą kartą – anglies monoksido. Anksčiau buvo įtarimų, kad taip ir yra, bet tik dabar rezultatas patvirtintas patikimai. Taip pat nustatyta, kad vidutinis santykis tarp anglies ir deguonies atomų visose kometų išmetamose dujose yra 13 procentų, o santykis tarp anglies monoksido bei dioksido ir vandens garų – 18%. Visus tris rezultatus gerai paaiškina vienas kometų evoliucijos modelis. Pagal jį, kometos formavosi Saulės sistemos pakraštyje, tačiau ne taip toli nuo žvaigždės, kad visas anglies monoksidas būtų sustingęs į ledą. Dėl to pirmykštėje kometų sudėtyje dominavo vandens ledas, tačiau buvo tiek anglies dioksido, tiek monoksido. Laikui bėgant, kosminiai spinduliai bombardavo kometos paviršių ir suardė kai kurias molekules – daugiau monoksido, nei dioksido. Dėl to kometų paviršiniuose sluoksniuose dioksido liko daugiau nei monoksido. Kometos, kurios dabar pirmą kartą artėja prie Saulės, garuoja nuo išorinių sluoksnių, taigi matome daugiau dioksido. Tuo tarpu keletą ratų aplink Saulę apsukusių kometų išoriniai sluoksniai išgaravę visai, taigi garavimas vyksta iš gilesnių sluoksnių, kur monoksido vis dar gausu. Ateityje tyrimo autoriai tikisi pritaikyti panašią analizę kentaurų – asteroidų, kurių orbitos yra tarp Jupiterio ir Neptūno – išmetamų dujų duomenims ir išsiaiškinti, kur formavosi šie kūnai. Tyrimo rezultatai publikuojami The Planetary Science Journal.

***

Superžemės ir mini-neptūnai tikrai skiriasi. Atrandant vis daugiau egzoplanetų, pastebimos ir įvairios jų savybių pasiskirstymo tendencijos. Pavyzdžiui, egzistuoja vadinamasis „spindulių slėnis“ – planetų, kurių spindulys 1,8 karto viršija Žemės spindulį, yra mažiau nei mažesnių ar didesnių. Egzistuoja du modeliai, kuriais bandoma paaiškinti slėnio egzistavimą. Pagal pirmąjį, mažesnės nei 1,8 Žemės spindulių planetos yra „nuogi“ uoliniai branduoliai, likę po to, kai išgaravo didesnių planetų atmosferos. Pagal antrąjį, slėnio egzistavimas žymi planetų cheminės sudėties skirtumus: mažesnės planetos yra uolinės, o didesnės neturi reikšmingo uolinio branduolio ir sudarytos pagrinde iš ledo. Naujame tyrime šios hipotezės tikrinamos pasitelkus skaitmeninius modelius. Mokslininkai pasinaudojo modeliu, kuriuo galima sekti pirmas kelias dešimtis milijonų metų planetinės sistemos evoliucijos. Jame įtrauktas planetų formavimasis, migracija, susidūrimai, atmosferų garavimas ir kiti reikšmingi procesai. Tyrimo autoriai ištyrė trijų modelio realizacijų eigą. Tinkamai parinkus pradines sąlygas ir kai kuriuos parametrus, pirmojoje susiformuoja daugiausiai uolinės planetos, antrojoje – daugiausiai ledinės, trečiojoje – abiejų tipų mišinys. Formavimosi metu planetų spinduliai pasiskirsto labai įvairiai; tiesa, visuose modeliuose arčiau žvaigždės planetos yra didesnės, nei toliau. Taip nutinka dėl pirmykštės vandenilio atmosferos, kuri arti žvaigždės įkaista ir išsipučia, padidindama planetos spindulį. Vėliau, išsisklaidžius protoplanetiniam diskui, planetos gali migruoti dėl tarpusavio sąveikų ir susidūrimų. Čia modelių prognozės išsiskiria. Pirmasis, uolinių planetų, modelis prognozuoja daugmaž tolygų planetų spindulių pasiskirstymą. Antrasis, ledinių planetų, prognozuoja, kad beveik visos planetos turės didesnį spindulį, nei 1,8 Žemės. Ir tik trečiasis, maišytas, modelis duoda teisingą prognozę – spindulių slėnį su uolinėmis planetomis mažesnio spindulio pusėje ir daugiausiai ledinėmis didesniojoje. Taip pat šis modelis atkuria ir kitą pastebėtą planetų sistemų savybę, vadinamą „žirniais ankštyje“. Sistemose su daugiau nei viena planeta gretimų planetų spinduliai gerokai artimesni vienas kitam, nei dviejų atsitiktinai paimtų planetų. Trečiasis modelis gerai atkuria ir šį gretimų planetų spindulių santykio pasiskirstymą. Taigi galima daryti išvadą, jog mažo spindulio planetos tikrai yra uolinės superžemės, o didelio spindulio – lediniai mini-neptūnai, tačiau pastarieji netampa pirmosiomis. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Planetos pakeičia žvaigždžių aktyvumą. Sendamos žvaigždės sukasi vis lėčiau. Taip nutinka dėl proceso, vadinamo magnetiniu stabdymu: žvaigždės magnetinis laukas sąveikauja su aplinkine tarpžvaigždine medžiaga ir jaučia jėgą, besipriešinančią sukimuisi. Kuo lėčiau žvaigždė sukasi, tuo menkesnis ir jos aktyvumas, bent jau nagrinėjant panašios masės žvaigždes. Planetų egzistavimas gali pakeisti sukimosi evoliuciją. Ypač reikšmingą poveikį gali turėti artimos planetos, kurių orbitinį judėjimą keičia potvyninė sąveika su žvaigžde. Panašiai, kaip Mėnulio keliami potvyniai lėtina Žemės sukimąsi, taip ir planetos keliami potvyniai gali lėtinti arba greitinti žvaigždės sukimąsi aplink savo ašį. Jei planeta vieną ratą aplink žvaigždę apsuka greičiau, nei žvaigždė apsisuka aplink savo ašį, potvynio banga žvaigždę greitina. Greitai skrieja planetos, esančios arti žvaigždės; tokiomis sąlygomis ir potvyninės jėgos stipresnės, nei planetai esant toli. Taigi bendrai paėmus planetos dažniau turėtų greitinti planetos sukimąsi, nei jį lėtinti. Deja, nustatyti, ar taip yra iš tiesų, sudėtinga, mat ryšys tarp žvaigždės amžiaus ir sukimosi greičio nėra labai tikslus. Be to, žvaigždžių amžiai dažniausiai žinomi tik su nemenkomis paklaidomis, ypač jei nustatydami amžių negalime remtis sukimosi greičiu. Naujame tyrime ši problema apeinama nagrinėjant dvinares žvaigždes. Abi dvinarės žvaigždės komponentės turi būti vienodo amžiaus, nes formavosi kartu. Tyrimo autoriai išnagrinėjo 33 dvinares žvaigždes, kurių viena narė turi artimų planetų, o kita – ne. Taip pat jie pasirinko žvaigždes, kurių tarpusavio atstumas bent 100 astronominių vienetų, kad vienos žvaigždės planetos neturėtų įtakos žvaigždei-kompanionei. Kiekvienoje poroje jie įvertino žvaigždžių sukimosi periodus ir aktyvumo lygį. Naudojant net tris skirtingus aktyvumo įvertinimo metodus nustatyta, kad visos žvaigždės, turinčios artimų masyvių planetų, yra aktyvesnės, nei jų beplanetės kompanionės. Be to, visų žvaigždžių aktyvumas gerai dera su jų sukimosi periodu – tai rodo, kad padidėjęs žvaigždės aktyvumas yra greitesnio sukimosi pasekmė, o ne kokios nors kitos (pavyzdžiui, magnetinės) sąveikos su planeta rezultatas. Šis rezultatas – svarbus dėmuo siekiant geriau suprasti žvaigždžių ir planetų tarpusavio sąveiką bei vertinti planetinių sistemų tinkamumą gyvybei. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės čiurkšlės kryptis. Kai kurių juodųjų skylių aplinkoje esama palyginus daug dujų. Šios, krisdamos į skylę, susisuka į diską, įkaista, energingai spinduliuoja ir kartais paleidžia čiurkšles. Čiurkšlė yra siauras dalelių pluoštas, lekiantis tolyn beveik šviesos greičiu. Neabejojama, kad čiurkšlės paleidimui labai svarbus magnetinis laukas – būtent jo linijos, susisukusios į spiralę, užtikrina pluošto siaurumą. Tačiau skirtingi čiurkšlių generavimo modeliai prognozuoja skirtingas jo kryptis kitų sistemos struktūrų atžvilgiu. Pagal vienus modelius, čiurkšlė paleidžiama išilgai juodosios skylės sukimosi ašies. Pagal kitus – statmenai dujų disko aplink juodąją skylę plokštumai. Šios kryptys kartais gali sutapti, bet dažniau būna bent šiek tiek skirtingos. Dabar nauji stebėjimai pirmą kartą leidžia daryti išvadą, kad antroji prognozė teisingesnė. Mokslininkai išnagrinėjo dvinarės sistemos Gulbės X-1 stebėjimus, darytus rentgeno spindulių teleskopu IXPE. Gulbės X-1 susideda iš 20 Saulės masių juodosios skylės, skriejančios aplink 41 Saulės masės žvaigždę; tai yra pirmasis šaltinis, identifikuotas kaip juodoji skylė prieš daugiau nei 50 metų. Rentgeno spinduliuotė buvo vienas iš svarbių kriterijų, rodančių, jog ten egzistuoja juodoji skylė, bet nauji stebėjimai daug išsamesni. IXPE teleskopas leidžia fiksuoti ne tik rentgeno spindulių intensyvumą, bet ir jų poliarizaciją – elektromagnetinių bangų vibracijų kryptį. Paprasta šviesa, pavyzdžiui skleidžiama žvaigždės, yra nepoliarizuota – bangos vibruoja visomis kryptimis vienodai. Tačiau atspindžiai ir magnetiniai laukai padidina kurios nors vienos krypties vibracijų skaičių, todėl šviesa tampa poliarizuota. Išmatavę rentgeno poliarizaciją, mokslininkai galėjo atskirti čiurkšlės ir likusios sistemos dalies rentgeno spinduliuotės srautą bei nustatyti geometrinę sistemos konfigūraciją. Paaiškėjo, kad pagrindinis rentgeno spinduliuotės srautas sklinda ne iš čiurkšlės, o iš jai statmenos, maždaug 2000 kilometrų skersmens struktūros ties juodąja skyle. Kitaip tariant, iš dujų disko centrinės dalies. 2000 kilometrų yra gana daug, lyginant su juodosios skylės dydžiu – pastarosios skersmuo siekia vos apie 120 kilometrų. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad centrinė dujų disko dalis prie tokios santykinai mažos juodosios skylės įkaista tiek, jog ima skleisti rentgeno spindulius; naujieji duomenys šią prognozę patvirtina. Svarbesnis atradimas – rentgeną spinduliuojančio regiono ir čiurkšlės kryptys. Jos yra statmenos viena kitai, taigi galima teigti, jog čiurkšlė išlekia statmenai akreciniam diskui. Tiesa, tokia išvada galioja tik dangaus plokštumoje – nežinome, ar čiurkšlė nėra stipriai pasvirusi į mus; diskas beveik neabejotinai į mus atsisukęs šonu, kitaip jis atrodytų platesnis, nei dabar. Rezultatas puikiai dera su modelio prognoze, pagal kurią čiurkšlė išlekia iš disko centrinės dalies, o ne iš dujų vainiko aplink juodąją skylę, kuris paklūsta skylės sukimuisi. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Žvaigždėdaros kosminiai spinduliai. Žvaigždžių formavimasis dažniausiai stebimas regimųjų, ultravioletinių ir infraraudonųjų spindulių ruožuose, mat didžioji dalis žvaigždžių ryškiausiai šviečia būtent juose. Iš kitos pusės, šiuos spindulius efektyviai sugeria tarpžvaigždinės dulkės, todėl dalis žvaigždėdaros regionų yra gerokai pritemdomi arba išvis tampa nematomi. Tuo tarpu radijo bangų dulkės nesugeria, taigi šiame ruože galaktikas galima stebėti kone kiaurai. Pačios žvaigždės daug radijo spinduliuotės neskleidžia, bet radijo bangos sklinda energingoms dalelėms sąveikaujant su magnetiniais laukais. Energingos dalelės – kosminiai spinduliai – susidaro supernovų sprogimų metu, o supernovos sprogsta žvaigždėdaros regionuose arba netoli jų, mat per kelis milijonus metų, kuriuos gyvena supernovomis sprogstančios masyvios žvaigždės, jos nespėja labai toli nutolti nuo gimimo vietų. Naujame tyrime pristatoma radijo bangų stebėjimais paremta žvaigždėdaros analizė Trikampio galaktikoje. Trikampio galaktika – viena artimiausių Paukščių Takui, Vietinės grupės narė. Joje aptinkama daugybė žvaigždžių formavimosi regionų, o tarp jų žvaigždėdara beveik nevyksta. Taigi Trikampio galaktika – puikus taikinys tyrimams, kuriais siekiama išsiaiškinti, kokie veiksniai paveikia žvaigždėdaros savybes. Tyrimo autoriai atliko stebėjimus, kurių erdvinė skyra siekė 30 parsekų – tai gerokai mažesnis dydis, nei žvaigždėdaros regionų skersmuo. Pastebėta, kad kuo spartesnė žvaigždėdara regione, tuo stipresnė ir radijo spinduliuotė, tačiau kinta ir spinduliuotės spektras. Sparčiau žvaigždes formuojančiuose regionuose santykinai daugiau aukšto dažnio radijo bangų, o ne žemo. Turint omeny, kad radijo bangas generuoja kosminiai spinduliai, o kosminių spindulių gamybos procesai neturėtų priklausyti nuo žvaigždėdaros intensyvumo, galima daryti išvadą, kad sparčiau žvaigždes formuojančiuose regionuose mažos energijos dalelės vis lengviau pabėga į aplinką, dėl to skleidžia mažiau žemo dažnio spinduliuotės. Šis rezultatas rodo, kad kosminiai spinduliai efektyviai ištrūksta iš žvaigždėdaros regionų ir gali, pavyzdžiui, sukelti galaktinį vėją. Panašu, kad spartesnės žvaigždėdaros regionuose sustiprėja ir magnetinis laukas, kuris padeda generuoti radijo bangas. Taigi spartesnė žvaigždėdara sukuria sąlygas galaktinėms tėkmėms, kurios stabdo tolesnį žvaigždėdaros augimą. Šie rezultatai patvirtina žvaigždėdaros modelių, pagal kuriuos šis procesas reguliuoja pats save per žvaigždžių poveikį aplinkai, ypač supernovų sprogimus, prognozes. Ateityje panašią analizę bus galima pritaikyti ir kitoms galaktikoms. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Neutrinai iš aktyvios galaktikos. Neutrinai yra elementariosios dalelės, kurios su kitomis sąveikauja labai silpnai. Kiekvieną sekundę jūsų kūną perskrodžia trilijonai neutrinų, nepadarydami jam jokio poveikio. Žemėje neutrinų ieškoma milžiniškuose detektoriuose, kurių dydžio pakanka užfiksuoti kartkartėmis nutinkančius susidūrimus. Didžioji dalis neutrinų mus pasiekia iš Saulės, mat ji yra artimiausias šių dalelių šaltinis. Taip pat daug neutrinų atsiranda atmosferoje, kai kosminiai spinduliai – energingos elektringos dalelės – susiduria su atmosferos molekulėmis. Likę neutrinai atkeliauja iš už Saulės sistemos ribų, pavyzdžiui iš supernovų sprogimų. Nustatyti konkrečius neutrinų šaltinius sudėtinga, mat pastarųjų dalelių aptinkama vos po kelias dešimtis kasmet. Dabar mokslininkai išanalizavo dešimties metų IceCube detektoriaus duomenis ir aptiko, kad dalis neutrinų atsklinda iš aktyvios galaktikos NGC 1068. IceCube yra Antarktidoje įrengtas detektorius, sudarytas iš gausybės sensorių, įgręžtų į kubinio kilometro dydžio ledyno gabalą. 2013 metais šio detektoriaus komanda paskelbė apie pirmuosius aiškius įrodymus, jog aptikti neutrinai iš už Saulės sistemos ribų. Naujojo tyrimo autoriai detaliai išnagrinėjo visų detektorių pasiekusių aukštos energijos neutrinų šaltinių kryptis. Aukštos energijos – daugiau nei vieno teraelektronvolto (TeV; elektronvoltas – dalelių fizikoje naudojamas energijos vienetas, lygus maždaug 0,16 atodžaulio; 1 TeV – 0,16 mikrodžaulio; protono ir neutrono rimties masės atinka kiek mažesnes nei 1 gigaelektronvolto energijas) neutrinai pasirinkti todėl, kad yra mažai šansų, jog tokie neutrinai atkeliaus iš Saulės arba atmosferoje vykstančių susidūrimų. Palyginę nustatytus šaltinius su 110 gama spindulių šaltinių katalogu, mokslininkai aptiko vieną atsikartojimą – galaktiką NGC 1068. Tai palyginus artima mums aktyvi galaktika; iš jos per dešimtmetį atkeliavo apie 80 neutrinų daugiau, nei būtų galima tikėtis pagal viso dangaus vidurkį. Apskaičiuotas didesnės nei 1 TeV energijos neutrinų srautas yra bent dešimt kartų didesnis, nei panašios energijos gama spindulių srautas. Šis rezultatas bus labai naudingas siekiant patobulinti aktyvių galaktikų skleidžiamų energingų dalelių modelius, nes iki šiol nežinojome, kokia gali būti neutrinų ir kitų dalelių srautų santykio vertė. Tai nėra pirmasis aktyvus galaktikos branduolys, identifikuotas kaip neutrinų šaltinis – 2018 metais tokia garbė teko objektui TXS 0506+056. Šis objektas yra blazaras – aktyvus branduolys, kurio skleidžiama čiurkšlė nukreipta tiesiai į mus. NGC 1068 nėra blazaras, taigi neutrinai šioje galaktikoje greičiausiai formuojasi kitaip, nei TXS 0506+056. Tolesni stebėjimai ir gausesni aptinkamų neutrinų skaičiai turėtų padėti išsiaškinti jų prigimtį. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Magnetizmas padėjo atsirasti juodosioms skylėms. Astrofizikoje skiriamos dviejų tipų juodosios skylės – žvaigždinės ir supermasyvios. Žvaigždinės atsiranda po supernovos sprogimo, kai masyvios žvaigždės centrinė dalis susitraukia į išskirtinai kompaktišką kūną. Kaip atsiranda supermasyviosios juodosios skylės, kol kas vienareikšmio atsakymo nėra. Gali būti, kad jos prasidėjo kaip žvaigždinės ir užaugo iki milžiniškų masių rydamos dujas ir kartais jungdamosi tarpusavyje. Visgi dauguma mokslininkų linksta prie nuomonės, kad toks procesas pernelyg neefektyvus ir negali paaiškinti, kaip per pirmus kelis šimtus milijonų metų po Didžiojo sprogimo galėjo išaugti daugiau nei milijardo Saulės masių juodosios skylės. Alternatyvi ir labiau priimta hipotezė, vadinama tiesioginio kolapso modeliu. Pagal jį, ankstyvosios Visatos sąlygomis dujų telkiniai galėjo nefragmentuoti į žvaigždes, o likti maždaug šimto tūkstančių Saulės masių; trumpam jie tapdavo į žvaigždes panašiais objektais, bet per maždaug milijoną metų besitraukiantis debesis sukrisdavo į vieną juodąją skylę. Egzistuoja ne viena dešimtis tyrimų, nagrinėjančių šį procesą iš teorinės pusės, mat pamatyti jo kol kas neturime jokių galimybių. Bet naujame – vis dar teoriniame – tyrime pateikta prognozė, kaip gal jau visai neseniai galėsime patikrinti, ar juodosios skylės tikrai formavosi tiesioginio kolapso keliu. Rezultatas gautas nusprendus išnagrinėti, kokį poveikį tiesioginiam kolapsui turi dujų magnetinis laukas. Apskritai magnetinis laukas egzistuoja visur Visatoje, bet dažniausiai yra silpnas ir nelabai keičia dujų judėjimą. Visgi skaitmeninis modelis parodė, jog tiesioginio kolapso atveju pradinis magnetinis laukas gali labai sustiprėti. Taip nutinka dėl smūgių, kuriuos patiria vis naujos dujos, krentančios ant masyvaus debesies. Praktiškai nepriklausomai nuo pradinio magnetinio lauko stiprumo, per kelis šimtus tūkstančių metų dujų telkinys įsimagnetina maksimaliai, kiek įmanoma; stipresnio įmagnetinimo neįmanoma pasiekti, nes magnetinis laukas atidavinėja energiją aplinkai nuolatos persijunginėjant jo linijoms, ir šis procesas nustelbia įmagnetinančius veiksnius. Įdomu, kad net ir su santykinai labai stipriu magnetiniu lauku debesies evoliucija vyksta gana panašiai, kaip ir atveju be jokio magnetinio lauko. Įmagnetintoje sistemoje diskas, susiformavęs aplink centre augančią juodąją skylę, yra stabilesnis ir fragmentuoja į mažesnį skaičių didelių gumulų, nei nemagnetinėje. Visgi nemagnetinėje sistemoje pradiniai maži gumulai netrunka susijungti tarpusavyje. Bendrai paėmus, tiek juodosios skylės augimo sparta, tiek jos masė po pusantro milijono metų, kiek truko modelio skaičiavimai, yra labai panaši visuose modeliuose. Tad ar tai reiškia, kad magnetinio lauko įtaka visai nereikšminga? Nebūtinai. Nors jis nepakeičia galutinių juodosios skylės savybių, stiprus magnetinis laukas sudaro puikias sąlygas formuotis čiurkšlėms. Jas turėtų būti įmanoma aptikti naujos kartos rentgeno spindulių teleskopais. Tai būtų tikrai neblogas tiesioginio kolapso modelio patkrinimas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse

4 komentarai

  1. Prieš kelias dienas buvau prisiminęs apie tą zondą užneštomis saulės baterijomis. Gal kvailas klausimas, bet jie negalėjo pritvirtinti valytuvų už 10 eurų ant tų baterijų? (Hiperbolizuoju, suprantu, kainuotų daugiau nei automobiliniai valytuvai, bet vis viena ne kosminė technologija).

    1. Galėjo. Bet kai planavo InSight, Marse važinėjo (ar buvo neseniai važinėję) du Saulės baterijomis varomi marsaeigiai – Spirit ir Opportunity. Ir važinėjo sėkmingai daug metų. Tai negali labai pykti, kad dizaineriai nusprendė, jog Saulės elementų užnešimas dulkėmis nėra didelė rizika.

      Ir šiaip, InSight jau atidirbo dvigubai ilgiau, nei planuota (planas buvo ~700 parų, veikia jau ~1400).

      1. Tai aš baisiai ir nepykstu, tiesiog atrodo, jog dėl tokio menknieko, jo darbo laikas sutrumpėjo gerokai. Juk būtų dar ištempęs. Hm, įdomu ar sraigtasparniukas galėtų nupūsti dulkes. Na, apskritai ar galėtų, suprantu, jog tie du zondai tolokai vienas nuo kito.

        1. Tikslaus atsakymo neturiu, bet įtariu, kad sraigtasparniuko sukeliamo vėjo nepakaktų.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.