Kąsnelis Visatos DLXV: Šalia gyvybės paieškų

Aptikti nežemišką gyvybę, aišku, būtų bene reikšmingiausias žmonijos atradimas per visą istoriją. Tik tiesiog šiaip sau to padaryti nepavyks – šis atradimas beveik neabejotinai bus ilgų paieškų, susidedančių iš daugybės etapų, vaisius. Keletą tokių etapų randame ir praeitos savaitės naujienose. Štai James Webb teleskopas pirmą kartą užfiksavo fotochemines reakcijas egzoplanetos atmosferoje. Nėra netikėta – Saulės sistemoje tokios tikrai vyksta daug kur – bet vis tiek svarbu, kad galime aptikti. Marse, Jezero krateryje, Perseverance aptiko organinių junginių kraterio dugne, kurį dengia vulkaninės uolienos. Faktas, kad tokios molekulės išgyvena tokioje aplinkoje, nuteikia optimistiškai tolesnių gyvybės paieškų klausimu. Na, o Žemėje mokslininkai tobulina ryšių kabelius, kad jie tiktų Europos poledinio vandenyno tyrimams. Ten, kaip žinome, yra viena tikėtiniausių vietų aptikti gyvybę Saulės sistemoje. Kitose naujienose – nauja ESA astronautų grupė, tarpgalaktinės šviesos matavimai ir kirmgraužų išvaizda. Gero skaitymo!
***

Nauji ESA astronautai. Praeitą savaitę Europos kosmoso agentūra (ESA) paskelbė apie naujos astronautų grupės parinkimą. Prieš dvejus metus pradėtas projektas sulaukė daugiau nei 22 tūkstančių paraiškų. Per šešis etapus atrinkę 17 finalistų, ESA astronautų programos vadovai suformavo šešių žmonių pagrindinę grupę, arba klasę. Tarp jų – dvi moterys ir pirmasis astronautas su fizine negalia. Britas Johnas McFallas, būdamas 19 metų amžiaus, neteko kojos autoįvykyje, tačiau tai nesutrukdė jam gyventi pilnaverčio gyvenimo. 2008 metais Pekino paralimpiadoje jis laimėjo bronzos medalį sprinto rungtyje, o šiaip dirba chirurgu. Jis buvo vienas iš kandidatų dalyvauti ESA paskelbtoje parastronautų bandymų programoje. Programos tikslas – nustatyti, kiek gerai specialistai su fizine negalia gali įsitraukti į kosminių skrydžių programą. Šeši naujieji astronautai prisijungs prie septynių šiuo metu aktyvių. Tarp dabartinių astronautų tėra viena moteris – italė Samantha Christoforetti, tad dvi naujokės – prancūzė inžinierė-pilotė Sophie Adenot ir britė astrofizikė Rosemary Coogan – šiek tiek pagerins lyčių balansą ESA astronautų kolektyve. Likę 11 finalistų sudaro atsarginę grupę ir gali pakeisti pagrindinės grupės narius, jei šie iškris iš programos. Naujasis kvietimas astronautams paskelbtas po gana ilgos pertraukos – ankstesnė grupė suformuota dar 2008 metais. ESA astronautai kol kas skraido tik į Tarptautinę kosminę stotį, bet netolimoje ateityje turėtų prisijungti ir prie Artemis skrydžių į Mėnulį. Plačiau su naujaisiais astronautais galite susipažinti ESA pranešime spaudai.

***

Oriono kubiukai paleisti sėkmingai. Space Launch System raketa, prieš porą savaičių pakėlusi Orion erdvėlaivį skrydžiui į Mėnulį, kartu gabeno ir dešimt palydovų-kubiukų. Trys iš jų yra NASA projektai, kiti – įvairių kitų kosmoso agentūrų, privačių kompanijų, tyrimų institutų ir universitetų komandų sukurti prietaisai. Per pastarąją savaitę visi dešimt palydovų buvo sėkmingai paleisti numatytose orbitos vietose. Trys NASA projektai – labai skirtingi. BioSentinel neša mielių mėginius, kurie bus panaudoti ištirti giliojo kosmoso poveikį DNR. Lunar Flashlight yra technologijų demonstravimo misija, skirta vandens ledo paieškoms tamsių Mėnulio kraterių dugne. NEA Scout išbandys Saulės burę ir bandys praskristi šalia artimo Žemei keliolikos metrų skersmens asteroido 2020 GE. Europos kosmoso agentūros palydovas ArgoMoon stebės pačios raketos darbą; taip bus tikrinamos ir naujos stebėsenos technologijos. Japonijos misija EQUULEUS nagrinės energingų dalelių savybes regione tarp Žemės ir Mėnulio; kita Japonijos misija OMOTENASHI turėtų tapti mažiausiu Mėnulyje nusileidusiu prietaisu. CuSP, sukurta Southwest Research Institute, stebės kosminius orus, kompanijos Miles Space misija Team Miles išbandys plazminių variklių technologiją. Dar trys palydovai skirti Mėnulio stebėjimams: Lunar IceCube iš Morehead State universiteto ieškos vandens ledo ir kitų lakių medžiagų, LunaH-Map iš Arizonos valstijos universiteto – vandenilio atomų, o Lockheed Martin sukurtas Linux bendrai atliks stebėjimus infraraudonųjų spindulių ruože. Bent jau tokie planai. Kaip palydovams seksis, kol kas neaišku. Praėjus kelioms dienoms po paleidimo, tikrai veikė ArgoMoon, BioSentinel, Equuleus ir LunaH-Map misijos; Omotenashi kurį laiką veikė, bet vėliau susidūrė su kažkokiais sunkumais. NEA Scout palydovas neužmezgė ryšio su valdymo centru, tačiau praeitos savaitės pabaigoje komanda vis dar tikėjosi, kad pavyks išskleisti Saulės burę. Apie likusių palydovų eigą kol kas neturime jokių žinių. Problemų buvimas neturėtų labai stebinti – kosminiai skrydžiai yra sudėtinga užduotis, o daugelis šių palydovų ir skirti technologijų patikrinimui. Palydovai-kubiukai tuo ir naudingi: būdami santykinai pigūs, jie leidžia išbandyti technologijas realiomis sąlygomis prieš diegiant jas į rimtesnes misijas.

***

Organiniai junginiai Jezero krateryje. Jau beveik dvejus metus Jezero kraterį tyrinėjantis NASA zondas Perseverance atskleidė daug įdomybių. Patvirtinta, kad krateryje kadaise tikrai buvo ežeras, o į jį tekėjo upė, kurios suneštos nuosėdos suformavo uolienų sluoksnius. Surinkta ir užkonservuota mėginių, kuriuos po keleto metų į Žemę turėtų parskraidinti dedikuota NASA/ESA misija. Laboratorijoje ištirti mėginiai duos be galo daug naujų žinių apie Marso praeitį ir galimą gyvybės egzistavimą, bet kol jų neturime, tenka apsiriboti marsaeigio renkamų duomenų analize. Ji irgi rodo šį tą įdomaus – pavyzdžiui, kad Jezero kraterio dugne greičiausiai yra organinių junginių. Prieš Perseverance nusileidžiant, daugelis mokslininkų tikėjosi ten rasti organinių junginių. Juos ten galėjo sunešti upių vandenys, o besiformuojančios nuosėdinės uolienos išsaugoti milijardams metų. Tačiau nusileidęs Perseverance pateikė staigmeną – kraterio dugną dengia ne nuosėdinės, o vulkaninės kilmės uolienos, kuriose organikos visai neprivalo būti. Iš kitos pusės, organinių junginių aptikta kraterio pakraštyje, kur plyti upės srovės suneštos nuosėdos, taigi tikėtina, kad junginių būta ir visame ežere, kai jis dar egzistavo. Ar jie išliko? Spektroskopu išnagrinėję kraterio dugno uolienas, mokslininkai aptiko įrodymų, kad taip. Uolienose aptikta daug įtrūkimų, kuriuos užpildo karbonatai. Jie galėjo susiformuoti vandeniui sąveikaujant su daug olivino turinčia vulkanine uoliena. Taip pat akmenyse rasta sulfatų-perchloratų mišinio, kuris susidaro karbonatus veikiant labai sūriu vandeniu. Šios savybės rodo, kad Jezero kraterio ežeras turėjo bent dvi skirtingas evoliucines stadijas: iš pradžių daugmaž gėlo vandens, vėliau – sūrymo. Dar užfiksuota fluorescencija, kuri greičiausiai rodo įtrūkimuose esant aromatinių – t.y. turinčių benzeno žiedą – organinių junginių. Vadinasi net ir vulkaninės kilmės uolienose, jei jos ilgą laiką buvo po vandeniu, gali išlikti organiniai junginiai. Aišku, tokie junginiai dar nereiškia gyvybės, bet praeityje egzistavusi gyvybė turėjo palikti būtent organikos, tad žinodami, kad tokie junginiai gali išlikti, galime tikėtis ir patikimų rezultatų apie galimą gyvybės egzistavimą jauname Marse. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Komunikacija per Europos ledą. Po poros metų Jupiterio link išskris NASA zondas Europa Clipper. Jis skraidys orbita aplink Jupiterį, reguliariai praskris arti palydovo Europos ir nagrinės jo paviršių dengančius ledynus. Daugelis mokslininkų jau planuoja ir galimas tolesnes misijas – pavyzdžiui, povandeninio laivo. Prasigręžus pro dešimčių kilometrų storio ledo sluoksnį, dengiantį visą Europos paviršių, galima būtų pasiekti vandenyną, kuriame gal net aptiktume nežemiškos gyvybės. Savaime suprantama, tokia misija kelia daugybę unikalių iššūkių. Kaip prasiskverbti pro daugybę kilometrų ledo, kai kol kas net Žemėje nesame pragręžę daugiau nei keleto kilometrų? O pasiekus popaviršinį vandenyną ir nusiuntus ten zondą, kokiu būdu gautume informaciją iš jo? Praeitą savaitę pristatytas bandymų spręsti pastarąjį klausimą progresas. Radijo ar kokios kitos elektromagnetinės bangos pro tokį storą ledo sluoksnį neprasiskverbia, taigi signalus zondas turėtų perduoti kabeliu. Kabelis greičiausiai driektųsi tarp stočių Europos paviršiuje ir ledo sluoksnio apačioje, o likusį kelią informacija įveiktų labiau įprastu būdu – radijo bangomis. Nutiesti dešimčių kilometrų ilgio šviesolaidį nėra ypatingai sunku, net jo masė greičiausiai nebūtų milžiniška, tačiau kaip apsaugoti jį nuo šalčio ir nuo ledo judėjimo? Be to, kelionė per ledą gali užtrukti mėnesius ar net metus – kaip užtikrinti, kad komunikacijos sistema veiks visą tą laiką? Šiek tiek patirties jau turime: poliarinių tyrimų ekspedicijos irgi naudoja šviesolaidžius, tad egzistuoja technologijos, leidžiančios jiems gerai veikti žemoje temperatūroje. Visgi Europos sąlygų su Antarktida nelabai palyginsi, tad mokslininkai bando įvairius būdus, kaip šviesolaidžius apsaugoti labiau. Naujausiuose tyrimuose jie išbandė kabelius, analogiškus tiems, kurie naudojami povandeninėse misijose. Kabelį sudaro šviesolaidis ir trys apsauginiai sluoksniai – vidinis polimerinis, vidurinis kevlaro ir išorinis, skirtas apsaugai nuo spaudimo ir įbrėžimų. Kabeliai išbandyti temperatūrų intervale tarp 100 ir 273 kelvinų, arba 0 ir -173 laipsnių Celsijaus – toks ruožas atitinka tikėtinas temperatūras Europos ledo sluoksnyje. Įvertintas kabelių atsparumas spaudimui ir šlyčiai – ištempimui, ledo sluoksniams judant vienas kito atžvilgiu. Kabeliai bandymus atlaikė netikėtai gerai: net ir prie aukščiausių išbandytų slėgių jie nenutrūko ir toliau perdavė duomenis, nors ir su iškraipymais. Taip pat, esant žemiausiai temperatūrai, apgadintas vieno iš kabelių išorinis sluoksnis. Šie rezultatai turi ir gerų, ir blogų implikacijų. Gera žinia, aišku, ta, kad jie atlaikė bandymus, taigi yra šansų, kad panašią technologiją pavyks panaudoti Europoje. Bloga žinia – iškraipymai ir pažeidimai, nutikę per trumpus bandymus, rodo, kad dar yra kur tobulinti technologiją. Iš kitos pusės, signalo iškraipymai priklauso nuo kabelio ištempimo ir pažeidimų, taigi tokius kabelius būtų galima naudoti kaip sensorius ledo judėjimui sekti. Tyrimo autoriai tikisi, kad ateityje kabelių prototipus būtų galima išbandyti kitoje misijoje į Europą, kurią sudarytų nusileidimo aparatas ir prietaisai daliniam įsigręžimui į ledą, tačiau be poledinio laivo. Tyrimo rezultatai pristatyti Mėnulio ir planetų mokslo konferencijoje.

***

Kas nutiktų Žemei, jei netoliese sprogtų supernova? Apie tai pasakoja Kurzgesagt:

***

Egzoplanetos su heliu atmosferose. Atrasdami vis daugiau egzoplanetų, astronomai pastebėjo įvairių tendencijų. Pavyzdžiui, išrikiavę jas pagal spindulį matome, kad planetų, kurių spindulys 1,5-2 kartus viršija Žemės, yra mažiau, nei didesnių ar mažesnių. Šis „spindulio slėnis“ kol kas nėra iki galo paaiškintas. Vienas modelis, galimai paaiškinantis jo prigimtį, susijęs su atmosferų netekimu. Pagal jį planetos, dydžiu prilygstančios ar šiek tiek nusileidžiančios Neptūnui, skriedamos arti savo žvaigždžių įkaista ir ima garuoti. Per milijardus metų jos netenka atmosferų, tad lieka tik uoliniai branduoliai, kurių spindulys daug mažesnis. Kitaip tariant, planetos, kurių spindulys tik susiformavus patenka į spindulio slėnį, laikui bėgant sumažėja. Naujame tyrime pateiktas pasiūlymas, kaip patikrinti, ar šis procesas vyksta: planetų, esančių spindulio slėnyje, atmosferose turėtų būti santykinai daug helio. Tik susiformavusių šių planetų atmosferos yra pirmykštės, t.y. sudarytos iš tų pačių dujų, kaip ir protoplanetinis diskas. Tos dujos daugiausiai yra vandenilis ir helis, taigi tokia ir planetos atmosfera. Vandenilis, būdamas lengvesnis už helį, lengviau ir pabėga iš planetos. Sumodeliavę tokių planetų atmosferų evoliuciją, mokslininkai priėjo išvados, kad per milijardus metų helio koncentracija jose gali pasiekti net 40% – gerokai daugiau nei maždaug 24% Saulėje ar Jupiteryje. Stebėdami šių planetų atmosferas ir matuodami jų spektrus, galėtume nustatyti helio gausą ir išsiaiškinti, ar jos tikrai prarado reikšmingą pirmykštės atmosferos dalį. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Fotocheminės reakcijos egzoplanetos atmosferoje. Saulės sistemos planetų ir palydovų atmosferose nepamainomą vaidmenį atlieka fotocheminės reakcijos. Saulės šviesos sukeliami procesai praturtina atmosferas įvairiais junginiais, nuo ozono Žemėje iki organinių tolinų Titane. Fotocheminės reakcijos svarbios tiek planetų tinkamumui gyvybei, tiek atmosferų stabilumui ir aerozolių formavimuisi. Sprendžiant pagal Saulės sistemą, fotocheminės reakcijos turėtų būti universalios. Visgi iki šiol neturėjome jokių tvirtų įrodymų, kad tokie procesai vyksta egzoplanetose. Dabar James Webb teleskopas pirmą kartą atskleidė fotocheminių reakcijų eigą realioje egzoplanetoje. Planeta WASP-39b, arba Bocaprins, aptikta dar 2011 metais prie šiek tiek už Saulę mažesnės žvaigždės. Ji priklauso karštųjų jupiterių tipui; tai reiškia, kad planeta yra dujinė milžinė ir skrieja labai arti savo žvaigždės, todėl jos atmosfera įkaista ir išsipučia. Tokias atmosferas tyrinėti santykinai lengva, taigi WASP-39b ne kartą buvo panašių tyrimų taikinys. Ji parinkta ir vieniems pirmųjų detalių James Webb teleskopo stebėjimų. Prieš kelis mėnesius joje aptikta anglies dvideginio – tai pirmasis šių dujų užfiksavimas egzoplanetos atmosferoje. Naujasis atradimas padarytas nagrinėjant dar detalesnį planetos spektrą. Jame užfiksuotas ir sieros dioksidas – taip pat pirmasis šių dujų aptikimas egzoplanetoje. Iš kitos pusės, planetoje neaptikta nei metano, nei vandenilio sulfido. Tokį molekulių balansą geriausiai paaiškina modelis, įtraukiantis fotochemines reakcijas. Pagal jį, žvaigždės fotonai suardo vandens garų molekules ir išlaisvina vandenilį bei hidroksilo jonus. Tiek vieni, tiek kiti sąveikauja su vandenilio sulfidu, suardo šias molekules ir leidžia susidaryti sieros dvideginiui. Panašiai vandenilio atomai ardo metaną ir leidžia formuotis anglies dvideginiui. Modelis prognozuoja, kad planetos atmosferoje turėtų būti specifinių spektro linijų regimųjų ir ultravioletinių spindulių ruože, tačiau JWST jų nemato, taigi patikrinti prognozę bus galima nebent kitais teleskopais. Be to, modelio prognozuojamas sieros dioksido spektro linijų stiprumas labai priklauso nuo sistemos metalingumo, t.y. cheminių elementų, sunkesnių už helį, gausos. Taigi sieros dioksido linijų matavimai leistų palyginus nesunkiai įvertinti visą atmosferos cheminę sudėtį. Tyrimo autorių teigimu, WASP-39b metalingumas apie 10 kartų viršija Saulės. Sieros junginių fotocheminės reakcijos taip pat priklauso nuo terpės temperatūros. Panašu, kad su JWST tikrai įmanoma aptikti sieros fotocheminius procesus, kai atmosferos metalingumas viršija Saulės, o temperatūra aukštesnė nei 750 kelvinų. Apskritai patvirtinimas, kad fotocheminės reakcijos egzoplanetų atmosferose vyksta ir kad dabartiniai teoriniai modeliai sėkmingai prognozuoja jų eigą ir produktus, yra labai svarbus žingsnis tobulinant planetų atmosferų pažinimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Spiečiai NGC 869 (dešinėje) ir NGC 884 (kairėje), arba Persėjo h ir chi. Šaltinis: Tommy Lease

Žvaigždės formuojasi spiečiuose, bet spiečiai dažniausiai nebūna labai arti vieni kitų. Bet pasitaiko išimčių – ši pora Persėjo žvaigždyne kaip tik tokia ir yra. Esant geroms sąlygoms, jie matomi ir plika akimi, todėl pirmą kartą aprašyti dar 130 m. pr. Kr. Spiečiai artimi ne tik erdvėje, bet ir amžiumi – jų žvaigždės paklaidų ribose yra vienodai jaunos, apie 12 milijonų metų amžiaus. Taigi beveik neabejotinai spiečiai formavosi vieno žvaigždėdaros epizodo metu, tačiau neaišku, kodėl netapo vienu dariniu.

***

Tūkstantis automatiškai klasifikuotų supernovų. Supernovos – žvaigždžių sprogimai – būna įvairios tiek savo prigimtimi, tiek regimomis savybėmis. Norėdami jas tyrinėti, mokslininkai pirmiausia privalo identifikuoti, su kurio tipo sprogimu turi reikalą. Tą padaryti iš principo nesudėtinga, tačiau jei klasifikacija užsiima žmonės, tai šiek tiek užtrunka. Ypač jei atsirinkti reikia ne tik tarp supernovų sprogimų, bet ir tarp gausybės kitokių automatiškai aptiktų staiga atsiradusių naujų šviesulių nakties danguje. Pavyzdžiui, vieta tokius šviesulius gaudanti observatorija, Zwicky`io trumpalaikių šaltinių įrenginiu (angl. Zwicky Transient Facility, ZTF) kasnakt sugeneruoja šimtus tūkstančių automatinių pranešimų, kuriuos reikia patikrinti, atskirti tikrus ir juos identifikuoti – ar tai danguje judantis asteroidas, ar žvaigždę prarijusi juodoji skylė, ar supernova, o gal dar kas nors kitokio. Pernai projekto komanda sukūrė automatinį algoritmą SNIascore, kuris gali atpažinti vieną supernovų rūšį, vadinamą Ia tipu; dabar paskelbta, kad naudojant algoritmą identifikuota jau tūkstantis tokių supernovų. Ia tipo supernovos nutinka tada, kai baltosios nykštukės – į Saulę panašios žvaigždės liekanos – masė išauga virš kritinės ribos, lygios maždaug 1,4 Saulės masių. Prasidėjusios termobranduolinės reakcijos suplėšo nykštukę į gabalus ir staigiai išspinduliuoja labai daug energijos. Daug, bet visada beveik tiek pat, todėl šios supernovos labai naudingos matuoti kosminiams atstumams. Vizualiai jos nuo kitų sprogimų skiriasi savo spektru: jame nėra vandenilio linijų (tai – I tipo supernovų apibrėžimas), bet matoma silicio linija. SNIascore naudoja mažos raiškos spektrų duomenis ir, remdamasis dirbtiniu neuroniniu tinklu, klasifikuoja juos kaip Ia tipo supernovas arba „kažką kito“. Paleidžiant algoritmą, bandymai rodė, kad jis turėtų aptikti apie 90% Ia tipo supernovų, o klaidingai kitą reiškinį kaip tokią supernovą identifikuotų ne dažniau nei vieną iš 160 kartų. Po pusantrų metų gauti rezultatai atrodo dar geresni: iš tūkstančio supernovų klasifikacijų nei viena nebuvo klaidinga. Sunku pasakyti, ar – ir kiek – supernovų algoritmas pražiopsojo, tačiau bent jau akivaizdžių problemų nenutiko. Toks patikimas algoritmas sutaupo labai daug astronomų laiko ir leidžia koncentruotis į kitas užduotis, pavyzdžiui, bandymus suprasti, kaip skiriasi Ia tipo supernovos vienos nuo kitų, ką iš jų spektrų galime pasakyti apie sprogimo procesą ir kiek jos patikimos kaip atstumų indikatoriai. Šiuo metu algoritmo kūrėjai siekia jį pritaikyti kitų panašių apžvalginių stebėjimų duomenims analizuoti, bei praplėsti atskiriamų reiškinių tipų įvairovę. Algoritmo pristatymo straipsnį rasite arXiv.

***

Išmatuota tarpgalaktinė šviesa. Galaktikų telkiniuose – pavyzdžiui, grupėse iš kelių dešimčių galaktikų – šiek tiek šviesos sklinda iš tarpgalaktinės erdvės. Ši „grupės šviesa“ (angl. Intra-Group Light, IGL) yra labai blausi ir plačiai pasklidusi, todėl iki šiol menkai ištirta ir nesuprasta. Naujame tyrime detali IGL spektro analizė atskleidžia jos tikėtiną kilmę. Tyrimui astronomai pasirinko niekuo neišskirtinę galaktikų grupę GAMA 400138, kurios masė kelis kartus didesnė nei Vietinės galaktikų grupės, o šviesa iki mūsų keliauja apie pustrečio milijardo metų. Naudodami Japonijoje esantį Subaru teleskopą, tyrimo autoriai gavo labai detalias grupės nuotraukas, iš kurių pašalino visų galaktikų šviesą ir susikoncentravo į IGL. Priklausomai nuo to, kuriame spektro ruože ir kokio dydžio regione matuosime, IGL sudaro 2-36% visos grupės skleidžiamos šviesos. Išmatavę IGL šviesį skirtinguose ruožuose, mokslininkai nustatė žvaigždžių, skleidžiančių šią šviesą, vidutines savybes. Paaiškėjo, kad tarpgalaktinės žvaigždės skleidžia mėlynesnę šviesą, nei esančios galaktikose. Tai rodo, kad jos yra jaunesnės ir mažiau metalingos, nei galaktikų žvaigždės toje grupėje. Žvaigždžių amžius stebėjimo metu yra apie 2-2,5 milijardo metų, o metalingumas – už helį sunkesnių cheminių elementų gausa – apie pustrečio karto mažesnis, nei Saulės. Tuo tarpu žvaigždžių, esančių galaktikose, metalingumas panašus į Saulės. Vienos grupės galaktikos, esančios netoli centro, aplinkoje matyti kelios struktūros – dujų ir žvaigždžių srautai. Šis požymis, kartu su kitais, rodo, kad IGL kuria žvaigždės, atplėštos nuo galaktikų pakraščių šioms judant grupėje ir sąveikaujant tarpusavyje. IGL slepia daug informacijos apie galaktikų telkinių ir pačių galaktikų evoliuciją, tad gebėjimas ją iššifruoti bus labai naudingas siekiant suprasti šių darinių vystymąsi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kvazaro čiurkšlės formos kitimas. Daugelis aktyvių galaktikų turi čiurkšles: iš pačių centrinės juodosios skylės prieigų paleistas medžiagos srautas lekia beveik šviesos greičiu ir gali išsiveržti netgi iš galaktikos ribų. Čiurkšlė paprastai būna siaura, tačiau tiksli jos forma – neaiški. Vieni modeliai prognozuoja, kad čiurkšlės yra kūginės, kiti – kad parabolės formos, o stebėjimai dažniausiai nepasiekia pakankamos erdvinės skyros, kad pamatytų realybę. Bet kartais tą padaryti pavyksta. Prieš keletą metų, kartu su pirmąja juodosios skylės šešėlio nuotrauka, pateikti ir beprecedentiškai geri galaktikos M87 centrinės juodosios skylės čiurkšlės atvaizdai. Dabar tas pat pirmą kartą padaryta kvazarui. Tyrimui pasirinktas kvazaras, kuris buvo pirmasis šios klasės objektas – 3C 273, nuo mūsų nutolęs 750 megaparsekų. Kvazarais vadiname pačius ryškiausius aktyvius galaktikų branduolius, kurių šviesis gali šimtus kartų viršyti viso Paukščių Tako. Tuo tarpu M87 branduolys švyti palyginus silpnai – maždaug tiek, kiek mūsų Galaktika. Medžiaga į M87 juodąją skylę krenta gerokai kitaip, nei į kvazarą, tad gali būti, jog ir čiurkšlės forma būtų gerokai kitokia. Bet paaiškėjo, kad jos vienodos. Apjungę daugybę submilimetrinių bangų teleskopų, tyrėjai pasiekė erdvinę skyrą, prilygstančią mažiau nei 10 parsekų, arba 100 tūkstančių 3C 273 juodosios skylės įvykių horizonto spindulių. Tame regione čiurkšlė yra aiškiai parabolinė, o toliau, maždaug 850 parsekų atstumu nuo centro, pereina į kūginę formą. Labai panaši struktūra, tik mažesniais masteliais, randama ir M87. Toks perėjimas rodo, kad pačiame centre čiurkšlės plitimui kažkas priešinasi – greičiausiai magnetinis laukas, bet galbūt ir aplinkinės medžiagos slėgis, – o toliau nuo centro priešinimasis išnyksta. Galima tvirtai teigti, kad priešinimasis nėra vien pačios juodosios skylės gravitacijos pasekmė, mat jos gravitacinis laukas dominuoja tik kelių dešimčių parsekų aplinkoje. M87 ir 3C 273 čiurkšlių formos panašumas rodo, kad čiurkšlės formavimas menkai priklauso ir nuo aktyvaus branduolio šviesio, kuris savo ruožtu priklauso nuo juodosios skylės augimo spartos. Nors dabar atsakymo ir nepateikia, šis atradimas padės aiškinantis, kokie veiksniai lemia čiurkšlių formas. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Kaip atpažinti kirmgraužas? Juodosios skylės yra erdvėlaikio regionai, iš kurių niekas negali ištrūkti. Juos riboja įvykių horizontas – paviršius, atskiriantis sritį, iš kurios pabėgti įmanoma, nuo tos, kur viskas lieka įkalinta. Juodosios skylės gali suktis aplink savo ašį; priklausomai nuo sukimosi greičio, įvykių horizonto dydis ir forma irgi šiek tiek kinta, taip pat kinta ir šviesos trajektorijos aplink juodąją skylę. Egzistuoja ir kiti reliatyvumo teorijos lygčių sprendiniai, atitinkantys šiek tiek panašius objektus – pavyzdžiui, kirmgraužas. Kirmgrauža (angl. wormhole) vadinamas darinys, sujungiantis du erdvėlaikio taškus iškreiptu tuneliu. Nors matematiškai kirmgraužų egzistavimas įmanomas taip pat, kaip ir juodųjų skylių, praktikoje jų kol kas nėra aptikta. Daugelis mokslininkų galvoja, jog taip yra dėl to, kad kirmgraužos arba apskritai fiziškai neįmanomos, arba yra labai nestabilios, todėl vos susidariusios išnyksta. Bet gali būti ir kita priežastis – galbūt kirmgraužos atrodo pernelyg panašiai į juodąsias skyles? Taip teigia grupė mokslininkų, apskaičiavę šviesos poliarizacijos pokyčius aplink kirmgraužos angą. Poliarizacija – tai šviesos bangų virpėjimas ta pačia kryptimi. Paprastos šviesos bangos virpa įvairiausiomis kryptimis, statmenomis sklidimo krypčiai, tačiau tiek atspindžiai, tiek judėjimas magnetiniame arba stipriame gravitaciniame lauke suteikia virpesiams šiek tiek tvarkos. Išmatavę poliarizacijos mastą bei kryptį, galime nustatyti šviesą veikiančių procesų savybes. Šiuo atveju tai būtų gravitacinio lauko forma. Tyrimo autoriai išnagrinėjo šviesą, sklindančią nuo dujų žiedo, besisukančio aplink juodosios skylės arba kirmgraužos angos pusiaują. Jie taip pat įtraukė magnetinio lauko poveikį – šiame modelyje padaryta prielaida, kad magnetinio lauko linijos statmenos žiedo plokštumai. Iš juodosios skylės prieigų tolimą stebėtoją spinduliuotė pasiekia dviem būdais: tiesiogiai, tik iškreiptomis trajektorijomis, arba apsukusi ratą aplink juodąją skylę. Kirmgraužos atveju atsiranda dar viena galimybė – spinduliuotė gali pasiekti stebėtoją kiaurai per tunelį iš kitos kirmgraužos pusės. Pirmuoju – tiesioginės spinduliuotės – atveju tiek juodosios skylės, tiek kirmgraužos kuriama poliarizacija yra beveik vienodos, nebent stebime dujų žiedą beveik iš šono. Ši spinduliuotė visada yra stipriausia, taigi gali būti, kad stebėdami kokio nors tolimo kompaktiško objekto spinduliuotę, tiesiog neatskirtume juodosios skylės nuo kirmgraužos. Bet turėdami detalesnę poliarizacijos informaciją, atskirti juos turbūt galėtume. Apsukusi ratą aplink objektą spinduliuotė poliarizuojama panašia kryptimi, tačiau kirmgraužos atveju poliarizacijos lygis gali būti iki 10 kartų didesnis. Galiausiai trečiasis atvaizdas, unikalus kirmgraužai, dar labiau padidina galimą poliarizacijos lygį. Bendrai paėmus antrasis ir trečiasis atvaizdai tik nežymiai pakeičia bendrą spinduliuotę, sklindančią mūsų link, taigi norint atskirti juodąją skylę nuo kirmgraužos, reikia labai jautrių poliarizacijos stebėjimų. Tą įmanoma padaryti šiuolaikiniais teleskopais, bet reikalingi dedikuoti stebėjimai. Jei paaiškėtų, kad kirmgraužos iš tiesų egzistuoja, tai atvertų duris daugybei egzotiškų galimybių, nuo paralelinių visatų iki laiko kelionių. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review D.

***

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

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.