Dideli valgo mažus. Šis dėsnis, naiviai apibūdinantis kruviną gamtą, neretai galioja ir kosmosui. Žvaigždės valgo planetas, galaktikos – mažesnes kaimynes, juodosios skylės – žvaigždes. Štai praeitos savaitės naujienose randame seniausių prarytų planetų pėdsakus; planetos prarytos palyginus neseniai, bet buvo jau 10 milijardų metų amžiaus. Taip pat randame labai sparčiai augantį potvyninio žvaigždės suardymo žybsnio šviesį, kuris rodo, jog žvaigždę suardė palyginus nedidelė juodoji skylė. Dar vienas prarijimas – skaitmeninis modelis, kaip žvaigždę paveikia suvalgomas karštasis jupiteris, labai arti skriejanti dujinė milžinė. Kitose naujienose – Saulės sukeltos audros stebėjimai Marse, neutrinai iš besijungiančių juodųjų skylių, ilgai išliekantis magnetaras gama spindulių žybsnyje ir galimybės JWST aptikti pirmąsias galaktikas. Gero skaitymo!

***

Saulės audros atspindžiai Marse. Saulės aktyvumas pamažu auga ir 2024-2025 metais pasieks piką. Tuo metu galime tikėtis daugiau Saulės žybsnių, vainikinės masės išmetimų ir susijusių reiškinių. Tai galioja ne tik Žemei, bet ir Marsui. NASA zondas MAVEN, jau aštuonerius metus skriejantis aplink Marsą, rugpjūčio pabaigoje užfiksavo stiprią magnetinę (areomagnetinę?) audrą planetos atmosferoje. Rugpjūčio 27 dieną Saulėje įvyko žybsis ir vainikinė masės išmetimas, abu – tiksliai Marso link. Tą pačią dieną įvairūs MAVEN instrumentai užiksavo energingų dalelių srautą, pasiekiantį Marsą. Srautas sukūrė netgi dvi pašvaistęs – protonų ir pasklidusiąją. Zondo komanda tam jau buvo pasiruošusi – naudodami skaitmeninį modelį, nustatė, kada išsiveržusi plazma turėtų pasiekti Marsą. Modelio prognozė pasirodė esanti visiškai teisinga. Abi pašvaistės matomos ultravioletinių spindulių ruože. Protonų pašvaistė susidaro todėl, kad šiuo metu Marse kaip tik vyksta dulkių audros, kurių metu vandens garai pakyla aukštai į planetos atmosferą. Ten Saulės spinduliuotė molekules išskaido į vandenilį ir deguonį, o energingos dalelės, pataikiusios į vandenilio atomus, sukuria švytėjimą. Pasklidusią pašvaistę sukuria dar energingesnės dalelės, pasiekiančios žemesnius atmosferos sluoksnius. Priešingai nei Žemėje, kur pašvaistės matomos tik siauruose ruožuose prie ašigalių, Marse pašvaistės švyti visoje planetos atmosferoje, nes Marsas neturi globalaus magnetinio lauko, kuris galėtų nukreipti energingas daleles aplink planetą. Magnetinio lauko nebuvimas yra ir priežastis, kodėl tyrinėti pašvaistes Marse taip svarbu. Ateityje, kai ten bus žmonių kolonijų, jas, kaip ir kitą infrastruktūrą, reikės apsaugoti nuo Saulės audrų. Kuo geriau suprasime, kaip šios audros pasireiškia Raudonojoje planetoje, tuo geriau galėsime pasiruošti jas išgyventi. Kylant Saulės aktyvumui, MAVEN komanda tikisi užfiksuoti dar ne vieną panašią audrą ir taip praplėsti mūsų žinias apie pašvaistes už Žemės ribų.

***

Skrydis į Marsą trunka 6-9 mėnesius. Kaip tokia kelionė pakeistų žmones – tiek fiziškai, tiek psichologiškai? Apie tai pasakoja Astrium:

***

Kuriuos tarpžvaigždinius objektus gaudyti? 2017 metais aptikome pirmąjį tarpžvaigždinį svečią Saulės sistemoje – `Oumuamua. Po poros metų pro šalį pralėkė tarpžvaigždinė kometa Borisov. Pagal kai kuriuos skaičiavimus, tokių objektų pas mus apsilanko tūkstančiai kasmet, tiesiog dauguma yra pernelyg blyškūs ar skrieja pernelyg toli nuo Saulės, kad galėtume juos aptikti. Bet situacija keičiasi – netrukus pradėsiantis veikti Veros Rubin teleskopas per dešimtmetį, tikėtina, aptiks bent kelias dešimtis šių kūnų. O tada jau galima pradėti kalbėti ir apie misiją kurio nors vieno jų link. Tokios misijos perspektyvos aptariamos naujame straipsnyje. Aptikus objektą, reikia ir kuo tiksliau išmatuoti jo orbitą. Autorių teigimu, tą efektyviausiai padarytų du kosminiai teleskopai, vienas Saulės-Žemės sistemos L2 taške, šalia James Webb kosminio teleskopo, kitas Žemės-Mėnulio L1 taške, tarp planetos ir palydovo. Detektoriai nuolat judėtų vienas kito atžvilgiu, tačiau jų padėtis visada tiksliai žinotume, taigi jų nufotografuotų tarpžvaigždinių objektų padėtis irgi galėtume nustatyti gana patikimai. Tikėtina, kad per dešimtmetį aptiksime maždaug vieną tarpžvaigždinį klajūną, kurį pasiekti galėtų nedidelis zondas. Zondas, tiesa, turėtų būti paruoštas iš anksto ir priparkuotas tame pačiame L2 taške, mat iš ten pasileisti į tarpplanetinę kelionę galima daug paprasčiau ir greičiau, nei nuo Žemės paviršiaus. Labiausiai tikėtina, kad taikinys bus panašaus dydžio į `Oumuamua arba šiek tiek mažesnis, t.y. Iki kelių šimtų metrų ilgio. Priartėjęs prie praskrendančio objekto, zondas galėtų jį apfotografuoti ir atlikti paviršiaus medžiagų analizę. Taip būtų galima nustatyti, iš ko objektas susideda, kuo skiriasi nuo analogiškų Saulės sistemos kūnų ir leistų patikrinti radikalias hipotezes, kad bent kai kurie tarpžvaigždiniai objektai yra protingų civilizacijų atsiųsti zondai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Seniausių planetų likučiai. Kai žvaigždė, panaši į Saulę, baigia gyvenimą, ji virsta baltąja nykštuke: dažniausiai iš anglies ir deguonies branduolių sudarytu, maždaug Žemės spindulio kūnu. Taip pat žvaigždė netenka dalies masės, todėl pasikeičia jos kuriama trauka ir sistemoje esančių planetų orbitos. Laikui bėgant, kai kurios planetos gali įkristi į nykštukę. Kai tai nutinka, kurį laiką nykštukėje matomi įvairių planetą sudarančių elementų pėdsakai. Vėliau jie nuskęsta nykštukės gelmėse, taigi aptikus sunkių elementų nykštukės spektre, galime tvirtai teigti, jog ji palyginus neseniai prarijo planetą. Dabar paaiškėjo, kad planetos į baltąsias nykštukes įkristi gali net praėjus dešimčiai milijardų metų po žvaigždės mirties. Atradimas padarytas tyrinėjant dvi palyginus šaltas baltąsias nykštukes. Neturėdama jokio energijos gamybos šaltinio, nykštukė spinduliuodama po truputį vėsta. Tik susiformavusių jų paviršiaus temperatūra siekia 150 tūkstančių laipsnių, o šios atvėsusios iki mažiau nei 4000. Sprendžiant iš to, ką žinome apie nykštukių vėsimo spartą, šios dvi vėsta apie 10 milijardų metų – dvigubai ilgiau, nei egzistuoja Saulės sistema. Jų spektre aptikti įvairūs metalai – natris, kalis, kalcis ir litis. Šie elementai nykštukės paviršiuje, kur juos įmanoma aptikti nuotoliniais stebėjimais, byloja apie uolinių planetų plutos prarijimą. Abiejų nykštukių judėjimo greičiai, išmatuoti Gaia teleskopu, rodo jas esant Galaktikos disko dalimi. Jos yra bene seniausios žinomos Paukščių Tako disko narės, taigi padės patobulinti disko formavimosi modelius. Uolinių planetų egzistavimas tokių senų žvaigždžių sistemose leis patikslinti ir cheminę Galaktikos evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Praryjami karštieji jupiteriai. Vienas iš netikėtumų, kurį atskleidė jau pirmieji egzoplanetų atradimai – karštųjų jupiterių egzistavimas. Dujinės planetos, mase nenusileidžiančios bent jau Saturnui, o dažnai masyvesnės ir už Jupiterį, tačiau skriejančios prie pat savo žvaigždžių, apvertė aukštyn kojom visą ligtolinį supratimą apie planetų formavimąsi ir planetinių sistemų evoliuciją. Šiuo metu jau neblogai suprantame, kaip jie atsiranda – toli protoplanetiniame diske susiformavusi planeta-milžinė atmigruoja arti prie žvaigždės ir ten pasilieka, diskui išgaravus. Daug ką žinome ir apie jų savybes, karštas išsipūtusias atmosferas, oro masių judėjimą atmosferoje ir t.t. Tačiau beveik nieko nežinome, kas jiems turėtų nutikti žvaigždei einant į gyvenimo pabaigą ir kokį poveikį planetos galėtų turėti mirštančioms žvaigždėms. Naujame tyrime, pasitelkę skaitmeninius modelius, mokslininkai ieško atsakymo į šiuos klausimus. Prieš mirtį žvaigždės išsipučia į milžines; pavyzdžiui, Saulės spindulys išaugs apie 200 kartų, iki pat Žemės orbitos. Karštieji jupiteriai, skriejantys daug arčiau žvaigždės, nei Žemė nuo Saulės, bus praryti. Nors planeta daug mažesnė už žvaigždę, jos medžiaga gali turėti pastebimos įtakos žvaigždės savybėms ir tolesnei raidai. Tyrimo autoriai pasitelkė skaitmeninį modelį, kuriuo galima sekti tiek visos žvaigždės evoliuciją, tiek planetos struktūrą jų sąveikos metu. Įprastai tokį uždavinį išspręsti būtų sudėtinga dėl labai skirtingų mastelių, tačiau padarius keletą realistiškų prielaidų apie pradinę planetos sandarą, įveikti iššūkį pavyko. Žvaigždei pučiantis, maždaug 90% planetos masės išgaruoja ir susimaišo išorinėje konvekcinėje zonoje; dėl šios priežasties ten pastebimai – maždaug ketvirtadaliu – išauga ličio gausa. Likusi planetos dalis išgyvena konvekcinę zoną, tačiau subyra gilesniame spinduliniame sluoksnyje. Planeta aplink žvaigždę sukasi daug didesniu greičiu, nei pati žvaigždė aplink savo ašį, todėl garuodama kiek pagreitina žvaigždės sukimąsi. Paviršinis raudonosios milžinės sluoksnis įgyja maždaug 1 km/s greitį. Palyginimui, Saulės paviršiaus sukimosi greitis ties pusiauju yra apie 2 km/s, o išsipūtusi į milžinę ji turėtų dar sulėtėti. Planetos irimo metu žvaigždėje susidaro karšta zona, kurios šviesis gali netgi viršyti likusios žvaigždės šviesį, taigi planetos irimą galima būtų pamatyti kaip trumpalaikį žvaigždės žybsnį. Dar vieną kelių dienų trukmės žybsnį gali sukelti ir žvaigždės bei planetos medžiaga, kurią susidūrimas išvis išmeta lauk iš žvaigždės. Ateityje daugybės žvaigždžių stebėjimai leis aptikti panašius reiškinius, patikrinti šio modelio prognozes ir geriau suprasti planetų ir žvaigždžių tarpusavio sąveiką. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sukimosi įtaka žvaigždžių evoliucijai. Žvaigždžių evoliucija daugiausiai priklauso nuo jų masės: masyvios žvaigždės šviečia ryškiau ir gyvena trumpiau. Bet kiti veiksniai irgi turi įtakos. Vienas jų – sukimosi greitis. Greičiau besisukančios žvaigždės susiploja, pasikeičia energijos pernaša iš jų gelmių į paviršių ir kitos savybės. Deja, ištirti sukimosi įtaką sudėtinga, mat ji palyginus nedidelė, be to, sukimosi lemiami skirtumai gali būti panašūs į skirtumus dėl amžiaus, kurį patikimai nustatyti dažnai irgi sudėtinga. Dabar grupė mokslininkų šią problemą išsprendė, pasirinkę analizei vieną žvaigždžių spiečių. Žvaigždžių spiečiai čia naudingi tuo, kad visos žvaigždės spiečiuje formuojasi tuo pačiu metu ir iš tos pačios medžiagos, todėl galime būti tikri, kad jų savybių skirtumus lemia tik masė ir sukimasis. Spiečius NGC 1850 kaimyninėje Didžiojo Magelano debesies galaktikoje yra apie 100 milijonų metų amžiaus – neypatingai daug, kalbant žvaigždžių evoliucijos terminais. Per tiek laiko gyvenimą baigia žvaigždės, masyvesnės nei penkios Saulės masės, tačiau mažesnės – o tokių yra dauguma – vis dar yra pagrindinėje sekoje. Spiečiuje yra apie 100 tūkstančių žvaigždžių; tyrimo autoriai išmatavo daugiau nei dviejų tūkstančių jų spektrus ir taip apskaičiavo sukimosi greitį. Pagrindinis aptiktas sukimosi efektas buvo įtariamas jau seniau: greičiau besisukančios žvaigždės yra raudonesnės, nei tokios pat masės ir amžiaus, bet lėtesnės. Taip nutinka dėl to, kad žvaigždė išsipučia ties pusiauju ir atvėsta. Sukimosi greičiai spiečiuje pasiskirstę netolygiai, egzistuoja dvi žvaigždžių grupės: besisukančios maždaug 100 km/s greičiu ir maždaug 200 km/s greičiu. Abu greičiai daug didesni nei, pavyzdžiui, mūsų Saulės, tačiau žvaigždės sendamos lėtėja, todėl tai neturėtų stebinti. Apie 200 ištirtų žvaigždžių yra masyvios, sukasi greitai ir pasižymi plačiomis sugerties linijomis spektre: tai rodo, kad aplink jas yra dujų, kurias žvaigždė nusimetinėja į šalis. Toks didelis jų skaičius – kone dešimtadalis ištirtųjų – yra netikėtas. Jis rodo, kad reikėtų atsargiau interpretuoti žvaigždžių šviesio ir spalvos pasiskirstymą, mat dujų kevalai gali gerokai pakeisti žvaigždės padėtį šioje diagramoje, nepriklausomai nuo tikrosios žvaigždės evoliucinės būklės. Visi šie atradimai padeda geriau suprasti žvaigždžių evoliuciją, teisingiau interpretuoti spiečių stebėjimų duomenis ir leis patikrinti bei patikslinti žvaigždžių raidos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodoji skylė suvalgė žvaigždę. Kai žvaigždė praskrieja pernelyg arti juodosios skylės, pastarosios gravitacija ją ištempia ir gali visiškai suardyti. Iš žvaigždės telieka dujų srautas, kurio dalis pabėga tolyn, o dalis nukrenta į juodąją skylę. Bet krenta ne tiesiai, o suformuoja diską, kuris išlieka keletą mėnesių ar metų. Disko šviesis gali būti pakankamas, kad matytume reiškinį, vadinamą potvyniniu suardymu, net tolimose galaktikose. Potvyninio suardymo eiga priklauso nuo žvaigždės orbitos ir juodosios skylės masės. Pavyzdžiui, kuo juodoji skylė masyvesnė, tuo lėčiau vystosi žybsnio šviesis – ilgiau užtrunka tiek pakilimo, tiek išblėsimo fazės. Iki šiol dauguma aptiktų potvyninio suardymo įvykių aptikti tik maždaug ties maksimaliu šviesiu, taigi nustatyti, kaip greitai jų šviesis išaugo, buvo sunku arba neįmanoma. Dabar žybsnis užfiksuotas labai anksti ir išmatuota augimo fazės trukmė. Įvykio AT2020neh šviesis maksimumą pasiekė per mažiau nei dvi savaites – greičiau, nei bet kurio ankstesnio suardymo, kurio augimo fazę pavyko įvertinti. Tyrimo autorių skaičiavimais, toks greitas augimas rodo, kad žvaigždę suardė 50-800 tūkstančių Saulės masių juodoji skylė. Iki šiol apie tokias, vadinamas tarpinės masės, juodąsias skyles žinome labai nedaug. Pavyzdžiui, žinome, kad visų didelių galaktikų, tokių kaip Paukščių Takas, centruose egzistuoja supermasyvios juodosios skylės. Tačiau ar visų nykštukinių galaktikų centruose yra tarpinės masės juodosios skylės, neaišku. Jas aptikti labai sudėtinga, net jei aplink yra šiek tiek dujų, kurios krenta į juodąją skylę ir spinduliuoja. Potvyniniai suardymai sukelia trumpus žybsnius, kuriuos aptikti galime. Žinodami, kiek žvaigždžių yra nykštukinėse galaktikose, galime įvertinti, kaip dažnai ten gali nutikti potvyniniai suardymai. Sprendžiant pagal tai, kiek stebėjimų duomenų reikėjo peržvelgti, kol aptiktas AT2020neh, mokslininkai daro išvadą, jog viename kubiniame megaparseke potvyniniai suardymai įvyksta ne dažniau nei kartą per 50 milijonų metų. Ateityje panašūs stebėjimai leis šį skaičių nustatyti tiksliau, o kartu ir išsiaiškinti, kaip dažnai nykštukinėse galaktikose randame centrines juodąsias skyles. Manoma, kad supermasyvios juodosios skylės išaugo iš tokių, tarpinės masės, pirmtakų, taigi geriau pažinę pastarųjų populiaciją galėsime geriau susigaudyti ir kaip jos davė pradžią didžiausiems galaktikų centrų monstrams. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Kai dvi galaktikos praskrenda viena pro kitą, išorinės jų žvaigždės ir dujos nutįsta kaimynės link bei į priešingą pusę. Susiformuoja tiltas tarp galaktikų ir dvi potvyninės uodegos. Kada nors taip nutiks ir Paukščių Takui bei Andromedai, o čia matome jau prasidedantį panašų procesą. Dvi iš trijų galaktikų, sudarančių Arp 248 grupę, jau pradeda jungtis ir viena aplink kitą šoks bent kelis milijardus metų. Fone matyti dar vienas panašus reiškinys – didelė galaktika ryja mažesnę palydovę.

***

Naujas spiečius už Paukščių Tako. Nors galaktikas ir jų telkinius atrandame kone iki regimosios Visatos pakraščių, egzistuoja viena dangaus dalis, kurioje jų beveik nežinome. Ji vadinama „Vengimo zona“ (angl. Zone of Avoidance) ir yra už Paukščių Tako centrinės dalies nuo mūsų. Gausybė dulkių mūsų Galaktikos diske ir centriniame telkinyje užstoja visus toliau esančius objektus, tad pamatyti juos – tikras iššūkis. Nelaimingo sutapimo dėka, kaip tik Vengimo zonos kryptimi egzistuoja kažkokia milžiniška galaktikų struktūra, kurios gravitacija verčia Paukščių Taką ir visas aplinkines galaktikas judėti jos link. Vadinama „Didžiuoju traukiku“ (angl. Great Attractor), ši struktūra kol kas išlieka mįslinga aplinkinės Visatos detalė. Dabar paslaptis šiek tiek prasklaidyta – Vengimo zonos kryptimi aptiktas galaktikų spiečius. Atradimui mokslininkai pasitelkė infraraudonųjų spindulių stebėjimus. Šios ilgesnės bangos geriau prasiskverbia pro dulkes, tad leidžia pažvelgti ir už Paukščių Tako. Iš kitos pusės, norint pasiekti gerą erdvinę skyrą, reikalingi didesni teleskopai, nei regimiesiems spinduliams. Dabar, naudodami Čilėje esantį Gemini South teleskopą, pavyko gauti geras nedidelio Vengimo zonos regiono nuotraukas bei ten esančių šešių galaktikų spektrą. Galaktikos žinomos jau seniau, iš ankstesnių infraraudonųjų apžvalgų, ir buvo pastebėta, kad jų koncentracija dangaus skliaute didesnė, nei aplinkiniuose regionuose. Spektrai leido nustatyti atstumą iki galaktikų. Pasirodė, kad visos galaktikos nutolusios labai panašiai: jų šviesa iki mūsų keliauja apie 2,7 milijardo metų. Tai reiškia, kad jos sudaro struktūra ir beveik neabejotinai yra vieno spiečiaus dalis. Regiono, kuriame aptiktos galaktikos, dydis siekia apie pusantro megaparseko – tokie ir būna galaktikų spiečių dydžiai. Sprendžiant pagal galaktikų tarpusavio judėjimo greičius, spiečiaus masė gali būti apie 44 trilijonus Saulės masių, t.y. Apie 40 kartų daugiau, nei Paukščių Tako masė. Toks spiečius negali būti visas Didysis traukikas – pastarojo masė turi būti gerokai didesnė – tačiau gali būti jo dalis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Neutrinai iš besijungiančių juodųjų skylių. Per pastaruosius septynerius metus, nuo pirmųjų gravitacinių bangų signalų aptikimo, visai neblogai išsiaiškinome, kad juodųjų skylių susijungimai Visatoje vyksta gana dažnai. Galaktikų stebėjimai ir skaitmeniniai modeliai rodo, kad neretai vyksta ir supermasyvių juodųjų skylių susiliejimai. Abu reiškiniai pakeičia juodųjų skylių sukimosi kryptį. Jei iki susiliejimo aplink vieną iš juodųjų skylių buvo dujų ir plazmos čiurkšlė, jos kryptis taip pat pakinta. Susiliejimas netgi gali suteikti papildomos energijos čiurkšlės medžiagai. Čiurkšlės, kaip taisyklė, yra siauros, taigi nauja kryptimi lekianti čiurkšlė susiduria su aplinkine medžiaga ir sukuria stiprias smūgines bangas. Smūginėse bangose dalelės gali įgyti milžiniškas energijas ir tapti kosminiais spinduliais. Taip pat ten vyksta įvairios dalelių tarpusavio reakcijos, kurių metu gali būti išspinduliuojami neutrinai. Neutrinai yra su aplinka beveik nesąveikaujančios dalelės; kas sekundę mūsų kūnus kerta apie trilijoną neutrinų, daugiausiai atlekiančių iš Saulės centro. Milžiniški detektoriai lede gaudo retkarčiais įvykstančias sąveikas ir taip leidžia po truputį atskleisti neutrinų šaltinių įvairovę. Kai kurie užfiksuoti neutrinai yra ypatingai aukštos energijos, jų neįmanoma paaiškinti nei Saulėje vykstančiais procesais, nei supernovų sprogimais. Naujame tyrime nagrinėjama hipotezė, kad šie neutrinai susidaro būtent pagreitintoms čiurkšlėms trenkiantis į aplinkinę medžiagą. Pasitelkę skaitmeninį modelį, tyrėjai išnagrinėjo, kaip dažnai turėtų jungtis juodosios skylės ir kokia susijungimo metu išskirtos energijos dalis turėtų nueiti neutrinams, kad sukurtas neutrinų srautas Visatoje atitiktų tai, ką rodo stebėjimų duomenys Žemėje. Gauti rezultatai – viename kubiniame gigaparseke erdvės supermasyvių juodųjų skylių susijungimas įvyksta kas 100 tūkstančių – 10 milijonų metų, o mažesnių, žvaigždinių juodųjų skylių – po 10-100 per metus. Kubinis gigaparsekas – didžiulė erdvė, joje tilptų keli milijonai Mergelės galaktikų spiečių. Iš kitos pusės, šie skaičiai daugmaž atitinka stebėjimais ar skaitmeniniais kosmologiniais modeliais nustatytas vertes. Tiek didelių, tiek mažų juodųjų skylių susijungimo atveju neutrinams turėtų nueiti nuo vienos milijonosios iki 0,1% visos išskiriamos energijos. Šis santykis nėra apibrėžtas stebėjimais, tačiau bent jau teoriniai modeliai neprieštarauja tokiems skaičiams. Taigi ypatingai aukštos energijos neutrinų šaltinis gali būti besijungiančios juodosios skylės, tiksliau, jų čiurkšlės. Ateityje, gerinant tiek gravitacinių bangų, tiek neutrinų stebėjimus, šią išvadą bus galima patikrinti ir pagerinti supratimą apie ekstremalius procesus Visatoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gama žybsnio centre – magnetaras. Gama spindulių žybsniai (GRB) yra ryškūs sprogimai, kurių metu paskleidžiama energinga gama spinduliuotė. Jie skirstomi į dvi grupes – ilguosius ir trumpuosius. Pastarųjų gama spinduliuotė sklinda tik iki dviejų sekundžių; tiesa, žemesnės energijos spinduliuotė (vadinamoji kilonova) gali tęstis ir kelias paras. Trumpuosius GRB sukelia susijungiančios neutroninės žvaigždės. Mažiausios neutroninės žvaigždės būna maždaug pusantro karto masyvesnės už Saulę, tad dvi tokios – jau tris Saulės masės, o tai – jau nebe neutroninių žvaigždžių, bet juodųjų skylių teritorija. Taigi dauguma mokslininkų laikosi nuomonės, kad GRB metu iškart atsiranda juodoji skylė. Jei dvi susijungusios neutroninės žvaigždės ir suformuoja masyvesnį analogišką objektą, tai jis egzistuoja nebent sekundės dalį, o tada vis tiek kolapsuoja į juodąją skylę. Bet naujame tyrime pateikiami įrodymai, kad galimas ir kitoks scenarijus. Nagrinėdami žybsnio GRB 180618A (numeris nurodo aptikimo datą – 2018 metų birželio 18 dieną) šviesio kitimą laikui bėgant, astronomai užfiksavo, kad praėjus 15 minučių po sprogimo, jo vietoje regimųjų spindulių ruože išryškėjo šiluminė spinduliuotė. Regimųjų, ultravioletinių, rentgeno ir gama spindulių kitimas gerai dera su modeliu, pagal kurį sprogimo išmesta medžiaga toliau plečiasi, stumiama ir kaitinama labai stiprų magnetinį lauką turinčios neutroninės žvaigždės – magnetaro. Magnetaras turėtų labai greitai suktis aplink savo ašį. Tiek magnetinio lauko, tiek sukimosi energija, atiduodama į aplinką, įkaitina dujas, tačiau abiejų energijų atidavimas labai sparčiai slopsta. Regimoji spinduliuotė nuslopsta per 20 minučių, bet kiti duomenys rodo, kad neutroninė žvaigždė išgyvena bent parą. Greičiausiai ją nuo kolapsavimo sulaiko labai greitas pradinis sukimasis ir stiprus magnetinis laukas. Šiems nykstant, galiausiai ji kolapsuoja į juodąją skylę. Šis atradimas papildo žinias apie neutroninių žvaigždžių įvairovę ir padės geriau suprasti, kaip materija elgiasi ekstremaliomis sąlygomis bei paaiškinti gravitacinių bangų signalų ir GRB stebėjimų duomenis. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Ar JWST aptiks pirmąsias galaktikas? Pirmosios žvaigždės Visatoje susiformavo praėjus maždaug 100-180 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Jos formavosi iš dujų, kuriose buvo tik vandenilis, helis ir truputis ličio – visi sunkesni cheminiai elementai atsirado tik vėliau. Tokios, vadinamos III populiacijos, žvaigždės greičiausiai buvo masyvesnės už dabartines ir gyveno trumpiau. Visgi pirmosios galaktikos švytėjo šių žvaigždžių šviesa. James Webb kosminio teleskopo vienas iš tikslų yra pirmųjų galaktikų paieška. Ar jam pavyks aptikti tokius objektus? O jei aptiks, ar sugebės atskirti nuo galaktikų, kuriose jau dominuoja vėlesnės žvaigždės, praturtintos anglimi, deguonimi ir panašiais elementais? Naujame tyrime bandoma atsakyti į šį klausimą pasitelkiant galaktikų spektrų modelius. Tyrėjai pasirinko hipotetinę galaktiką, kurios šviesa iki mūsų keliauja kiek daugiau nei 13 milijardų metų; kitaip tariant, matome ją tokią, kokia ji buvo Visatos amžiui esant apie 600 milijonų metų. Galaktikos žvaigždžių masė – vos milijonas Saulės masių, bet būtent tokie dariniai ir buvo gana tipiški tokioje jaunoje Visatoje. Tyrėjai išnagrinėjo, kiek ilgai JWST turėtų stebėti dangaus lopinėlį, kad galaktiką pamatytų apskritai, ir kiek ilgai reikėtų matuoti jos spektrą, kad atskirtų žvaigždžių cheminę sudėtį. Aptikimui, priklausomai nuo prietaiso, reikėtų nuo valandos iki šimto valandų stebėjimų, tuo tarpu cheminei sudėčiai atskirti spektrą matuoti reikėtų 10-250 valandų. Ir čia tik labiausiai atskyrimui tinkamai spektro linijai – jonizuoto helio. Tokie ilgi stebėjimai vienos galaktikos paieškoms ar charakterizavimui sunkiai pateisinami, tačiau jei galaktika būtų gravitaciškai lęšiuota ir keletą kartų paryškinta, arba jei jos masė būtų keletą kartų didesnė, nei nagrinėta čia, išmatuoti jos spektrą taptų daug lengviau ir užtektų vos keleto valandų stebėjimų. Šie skaičiai tinkami artimųjų infraraudonųjų spindulių ruožo stebėjimams; vidutiniams infraraudoniesiems spinduliams reikėtų dar apie dešimt kartų ilgesnių stebėjimų. Tad aptikti pirmąsias galaktikas šansų yra, bet jie ne tokie dideli, kaip norėtųsi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse