Kąsnelis Visatos DLXVII: Dvinarės

Astronomus kiti mokslininkai – ir ne tik mokslininkai – kartais pašiepia, sakydami, kad mums rūpi tik sferinės karvės vakuume. Ir tikrai, sferinė simetrija astronomijoje dažnai yra geras artinys realioms sistemoms, leidžiantis išsiaiškinti įvairių sistemų veikimo pagrindus. Tačiau dažnai procesai yra labai nesferiški. Viena paprasčiausių komplikacijų – prie vieno sferinio daikto pridėti kitą, t.y. sukurti dvinarę sistemą. Apie dvinares praeitą savaitę naujienų visai nemažai: čia ir planetų migracija dvinarės žvaigždės Vėžio 55 sistemoje, ir planetų migraciją sukeliantys žvaigždžių mainai su dvinarėmis spiečiuose, ir planetinis ūkas aplink net keturnarę sistemą, ir nesėkmingos dvinarių juodųjų skylių kilmės paieškos, ir netikėtai ilgą gama žybsnį sukėlusi neutroninių žvaigždžių pora. Kitose naujienose – Oriono sugrįžimas, Marso gelmių aktyvumas ir egzoplanetas veikiančių kosmoso orų apžvalga. Gero skaitymo!

***

Orionas grįžo. Sekmadienį vakare, po tris savaites trukusios misijos, į Žemę grįžo pirmoji Artemis projekto misija – Orion įgulos kapsulė su trimis manekenais. Nusileidimas pavyko tiksliai taip, kaip ir suplanuota, išskyrus tai, kad teko pakeisti nukritimo vietą. Iš pradžių turėjęs leistis prie pietinių Kalifornijos krantų, dėl prasto oro Orion buvo nukreiptas daugiau nei 300 km į pietus, netoli Meksikos. Įlėkęs į atmosferą 32 kartus greičiau už garsą, Orionas išbandė naujovišką apsauginį skydą ir visą nusileidimo sistemą. Jį netrukus iš vandenyno ištraukė JAV laivyno laivas; iki mėnesio pabaigos kapsulė grįš į NASA rankas. Tada bus nuodugniai tiriami jos bei ant manekenų pritaisytų jutiklių parodymai ir įvertinta, kiek skrydis būtų saugus žmonėms. Jei neiškils nenumatytų problemų, ateinančių metų pradžioje NASA oficialiai paskelbs, kurie keturi astronautai dalyvaus sekančioje misijoje skristi prie Mėnulio. Įdomu, kad vakarykštis nusileidimas įvyko praėjus lygiai 50 metų po paskutinio žmogaus apsilankymo Mėnulyje – 1972 m. gruodžio 11 dieną ten išsilaipino Apollo 17 misijos astronautai Eugene`as Cernanas ir Harrisonas Schmittas.

Plačiajai visuomenei ryškiausias šios misijos rezultatas greičiausiai yra Žemės ir Mėnulio nuotrauka, daryta iš tolimosios Mėnulio pusės – taip toli dar nebuvo joks aparatas, skirtas žmonių skrydžiams. Ta nuotrauka – gražus Apollo misijų tradicijos tęsinys. Jų metu padarytos nuotraukos „Žemės patekėjimas“ ir „Mėlynasis akmenėlis“ yra vienos garsiausių pasaulyje. Dabar tokiu tapti turi šansų ir Artemis užfiksuotas kadras. Apie Žemės nuotraukų istoriją rašo Phys.org

Sekantis Artemis programos etapas – Artemis II misija, kuria žmonės nuskris iki Mėnulio, bet jame nenusileis. Misija planuojama 2024 metų pavasariui, bet net ir šį, atrodytų, tolimą tikslą įgyvendinti gali būti sudėtinga. Pagrindinė priežastis – NASA sprendimas Artemis II skrydyje panaudoti kai kurias detales iš Artemis I Orion kapsulės. Jų perkėlimui į naują aparatą buvo suplanuoti 27 mėnesiai ir nežinia, ar pavyks procesą reikšmingai paspartinti. Tad gali būti, kad tiek Artemis II, tiek žmonių išsilaipinimo Mėnulyje su Artemis III, teks palaukti iki 2025-2026 metų.

***

Gama spinduliuotė gamina aminorūgštis. Kai kuriuose meteorituose randama cheminių junginių, vadinamų aminorūgštimis. Jos labai svarbios gyvybiniams procesams. Kai kurie mokslininkai mano, kad pirmąsias aminorūgštis į Žemę atnešė būtent meteoritai, ir tai buvo vienas pirmųjų gyvybės atsiradimo planetoje žingsnių. Naujame tyrime parodyta, kad gama spinduliuotė gali paskatinti aminorūgščių formavimąsi meteoroiduose. Meteoroidais vadiname mažus kosminius akmenukus; nukritę į Žemę jie vadinami meteoritais. Yra trys pagrindiniai meteoritų, taigi ir meteoroidų, tipai – uoliniai, geležiniai ir maišyti. Viena uolinių meteoroidų rūšis vadinama angliniais chondritais (tiesa, anglies juose nėra labai daug, bet jie gana tamsūs, todėl išvaizda primena angliukus). Jie yra pirmykščiai – datuojami Saulės sistemos formavimosi laikotarpiu. Būtent juose randama aminorūgščių. Jau seniau nustatyta, kad aminorūgštys gali susiformuoti iš paprastesnių dažnų molekulių, tokių kaip formaldehidas ar amoniakas. Tačiau reakcijai reikia skysto vandens ir šilumos. Naujame tyrime mokslininkai patikrino, ar tinkamas sąlygas galėtų sukurti radioaktyvaus aliuminio skilimo šiluma. Radioaktyvus aliuminio izotopas, aliuminis-26 (jo branduolyje iš viso 26 dalelės – 13 protonų ir 13 neutronų) egzistavo Saulės sistemos formavimosi metu, bet išnyko per kelis milijonus metų. Skildamas jis išskiria šilumos ir gama spindulių. Laboratorijoje apšvitinę vandeniu praturtintą amoniako ir formaldehido mišinį gama spinduliais, mokslininkai nustatė, kad spinduliuotė ne tik sušildo terpę, bet ir tiesiogiai skatina reakcijas. Kuo gama spinduliuotės terpei suteikta daugiau, tuo daugiau aminorūgščių pagaminta; iš kitos pusės, reakcijų sparta nepriklausė nuo spinduliuotės intensyvumo. Labiausiai nuo gama spinduliuotės priklausė vadinamųjų alfa-aminorūgščių gamyba; ši junginių grupė yra pati svarbiausia gyvybei iš visų keturių aminorūgščių rūšių. Ekstrapoliuodami eksperimento rezultatus, tyrėjai nustatė, kad užtektų vos 1-100 tūkstančių metų, kad meteorituose būtų pagaminta tiek aminorūgščių, kiek jų randama. Taigi šis procesas tikrai tikėtinas ir greičiausiai buvo reikšmingas aminorūgščių atsiradimui Saulės sistemoje. Tyrimo rezultatai publikuojami ACS Central Science.

***

Marsas nyra iš už Mėnulio. Autorius: Tom Glenn

Naktį iš trečiadienio į ketvirtadienį Europoje ir Šiaurės Amerikoje buvo galima pamatyti Marso okultaciją – Raudonoji planeta pasislėpė už Mėnulio. Marsui nyrant iš už mūsų palydovo, šią konfigūraciją nufotografavo astronomas Tomas Glennas Jungtinėse Valstijose, San Diege.

***

Aktyvus mantijos srautas Marse. Prieš porą dešimtmečių dauguma mokslininkų galvojo, kad Marsas visiškai geologiškai neaktyvus. Visgi pastaruoju metu randama vis daugiau įrodymų, jog Raudonosios planetos gelmės dar palyginus neseniai buvo aktyvios, o gal tokios yra ir dabar. Pavyzdžiui, ugnikalniai Marse veržėsi vos prieš kelis milijonus, o gal net prieš 53 tūkstančius, metų – lyginant su planetos amžiumi, tai tarsi akimirka. Pastarasis išsiveržimas vyko Cerberio grioviuose – pailgų įtrūkimų regione, esančiame Eliziejaus lygumoje šiauriniame planetos pusrutulyje. Dabar grupė mokslininkų pateikė įrodymų, jog po Eliziejaus lyguma plyti didžiulis karštos mantijos medžiagos srautas. Tokie srautai, arba pliumai, kartais kyla Žemėje; jie gali sukelti Žemės drebėjimus ir vulkaninius išsiveržimus toli nuo tektoninių plokščių kraštų. Marse jų irgi beveik neabejotinai buvo tolimoje praeityje – tokie išsiveržimai padengė šiaurinę planetos pusę vulkaninės kilmės uolienomis. Mantijos srautai beveik neabejotinai egzistuoja ir Veneroje. Tačiau gerokai mažesniame ir šaltesniame Marse tokį aptikti gana netikėta. Visgi tyrėjai turi net keletą įrodymų, kad jis egzistuoja. InSight zondo aptinkami Marso drebėjimai daugiausiai sklinda iš Cerberio griovių, taigi ten vyksta stipriausi tektoniniai procesai planetoje. Visas regionas iškilęs apie pusantro kilometro virš aplinkinių žemumų. Gravitacinio lauko variacijos rodo, kad pakilimas remiasi į struktūras mantijoje. Galiausiai, kraterių dugnai regione yra palinkę į šalis nuo regiono centro, taip lyg visa pluta būtų pakilusi kaip burbulas. Mantijos srauto skersmuo siekia net 4000 kilometrų – daugiau nei pusę visos planetos skersmens. Srauto teikiama šiluma po Eliziejaus lyguma gali sukurti sąlygas gyvybei egzistuoti. Pavyzdžiui, 2005 metais ten aptikti pelenais padengti vandens ledo klodai, datuojami 2-10 milijonų metų praeitimi. Gali būti, kad vanduo tada išsiliejo būtent dėl kaitinimo iš gelmių. Jei vandens ten giliai yra ir dabar, tai gali būti puiki vieta ieškoti mikroorganizmų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Ar įmanoma teraformuoti Marsą – paversti Raudonąją planetą mėlyna ir žalia, kaip Žemė? Kai kas sako, kad tokia užduotis tikrai ne mūsų jėgoms, ir net ir be galo galingesnė civilizacija turėtų vargti tūkstančius metų. Bet gali būti, kad iššūkį įveikti pavyktų daug greičiau, per šimtmečius, o tą padaryti padėtų… galingi lazeriai. Apie tokį projektą pasakoja Kurzgesagt:

***

Dangaus švytėjimo matavimai. Dieną danguje šviečia Saulė, naktį – žvaigždės, planetos bei Mėnulis. Prisideda ir šviesinė tarša – įvairūs žemiškų šviesų atspindžiai atmosferoje. Pakilus į kosmosą, tokios taršos nebelieka, bet pasklidęs švytėjimas nedingsta. Vieną jo sudedamąją dalį žinome seniai: tai – Saulės šviesos atspindžiai nuo dulkių tarpplanetinėje erdvėje, vadinamoji Zodiakinė šviesa (taip vadinama, nes intensyviausia ties Zodiako žvaigždynais, kurie išsidėstę aplink plokštumą, kurioje juda planetos ir yra didžiausia dulkių koncentracija). Bet komponentų yra ir daugiau, o dabar mokslininkai pateikė tiksliausią pasklidusios šviesos intensyvumo matavimą. Tam jie pasitelkė daugiau nei 200 tūkstančių Hablo teleskopu darytų nuotraukų, iš kurių labai kruopščiai atmetė spinduliuotę, sklindančią iš žvaigždžių, planetų, galaktikų ir žinomos Zodiakinės šviesos. Paprastai mokslininkus domina būtent šitie objektai ir spinduliuotė, tad šio tyrimo autorius dominantys fotonai būna išmetami. Įdomu, kad Zodiakinė šviesa sudaro didžiąją dalį fotonų, kuriuos užfiksavo Hablas. Atskirti ją nuo kitų pasklidusios spinduliuotės komponentų – sudėtinga. Visgi tą tenka daryti dažnai, siekiant išgauti kuo grynesnį taškinių šaltinių – ar tai būtų žvaigždės, ar galaktikos – spektrą, todėl turime gerus Zodiakinės šviesos modelius. Atmetus ir juos, aptiktas likutinis spinduliuotės fonas, vienodu intensyvumu sklindantis iš visų dangaus pusių. Jis yra ypatingai silpnas, lygus maždaug dešimties jonvabalių spindesiui, išsklaidytam per visą dangaus skliautą, bet tikrai egzistuoja. Koks galėtų būti jo šaltinis? Beveik neabejotinai jis ateina iš Saulės sistemos. Tą mokslininkai nustatė dviem būdais: įvertinę, kokia didžiausia galima spinduliuotė sklinda iš neišskirtų blausių galaktikų ir palyginę gautąjį intensyvumą su panašiais New Horizons zondu atliktais matavimais. New Horizons pasklidusią šviesą matavo iš Saulės sistemos pakraščių ir gavo rezultatą, gerokai mažesnį už išmatuotąjį Hablu. Vadinasi Hablo užfiksuotas fonas turėtų sklisti iš regiono, esančio tarp mūsų ir New Horizons. Tyrėjai teigia, jog šį foną greičiausiai sudaro Saulės šviesa, atsispindėjusi nuo daugybės kometų dulkių. Kometos iš Saulės sistemą gaubiančio Oorto debesies į centrinę dalį krenta iš visų pusių, tad ir jų nusimetamos dulkės turėtų danguje pasklisti vienodai, priešingai nei Zodiakinę šviesą keliančios dulkės. Šie rezultatai padės geriau suprasti Saulės sistemos sandarą bei kometų populiaciją ir tiksliau vertinti blausių tolimų objektų spinduliuotę. Tyrimo rezultatai publikuojami keturiuose straipsniuose The Astronomical Journal: apie tyrimo metodus, infraraudonosios spinduliuotės intensyvumo vertės, blyškių galaktikų indėlio vertinimas, visos spinduliuotės intensyvumas.

***

Egzoplanetų kosmoso orai. Kosmoso orais vadinami įvairūs reiškiniai, vykstantys planetų aplinkoje, bet už jų atmosferos ribų. Saulės (ar kitų žvaigždžių) vėjas, žybsniai, išsiveržimai ir panašūs procesai turi įtakos palydovams ir netgi gyvybei planetos paviršiuje. Saulės kuriamus kosmoso orus pastaraisiais dešimtmečiais stebime ir prognozuojame vis geriau. Kuo daugiau egzoplanetų atrandame, tuo geriau suprantame tiek jų, tiek jas veikiančių kosminių orų įvairovę. Praeitą savaitę paskelbta apžvalga, kurioje aptariamos kosmoso orų tendencijos egzoplanetų sistemose. Bendra išvada – Žemei ganėtinai pasisekė, nes mūsų kosmoso orai gana ramūs. Tam yra trys pagrindinės priežastys. Pirmoji – dauguma žinomų egzoplanetų yra arčiau savo žvaigždžių, nei Žemė prie Saulės, tai ir vėjai bei žybsniai jas talžo labiau. Antroji – dauguma žinomų egzoplanetų sukasi aplink raudonąsias nykštukes, kurios, nors ir mažesnės už Saulę, dažnai yra aktyvesnės. Trečioji – žvaigždžių amžius: dauguma egzoplanetų randamos prie jaunesnių žvaigždžių už Saulę, o jaunesnės žvaigždės yra aktyvesnės. Pirmos dvi tendencijos nebūtinai yra tikros, o gali atspindėti tiesiog vadinamuosius parinkimo efektus: egzoplanetas, esančias arti mažų žvaigždžių, aptikti lengviau, nei kitais atvejais, tad iš tiesų daug jų gali būti ir panašesnės į Žemę, tiesiog dar neaptiktos. Bet kuriuo atveju ši apžvalga svarbi svarstant apie galimą gyvybės egzistavimą už Saulės sistemos ribų, mat stiprus žvaigždės aktyvumas gali pakenkti besimezgantiems organizmams. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pragariškos planetos migracijos istorija. Vėžio 55 e yra viena karščiausių žinomų planetų. Aplink savo žvaigždę vieną ratą ji apsuka vos per 18 valandų, o temperatūra jos dieninėje pusėje pakyla iki daugiau nei 2700 kelvinų (beveik 2500 Celsijaus laipsnių). Planeta yra uolinė – jos tankis panašus į Žemės, o masė aštuonis kartus viršija mūsų planetos. Taip arti žvaigždės planeta susiformuoti negali, vadinasi Vėžio 55 e į savo dabartinę orbitą atmigravo iš toliau. Naujame tyrime atskleidžiama, kad migracija greičiausiai vyko lėtai, per daugybę sąveikų su kitomis sistemos planetomis. Iš viso Vėžio 55 sistemoje žinomos penkios planetos, tačiau tranzituoja – tarp mūsų ir žvaigždės praskrenda – vienintelė e. Taip pat Vėžio 55 turi kompanionę raudonąją nykštukę – mažą žvaigždę, kurios gravitacija paveikia planetų orbitas. Manoma, kad nykštukės gravitacija pasuko planetų orbitas dideliu kampu į pagrindinės žvaigždės pusiaujo plokštumą – tai paaiškintų, kodėl jos netranzituoja. Bet tuomet kodėl viena planeta skrieja kitokia orbita? Norėdami tai nustatyti, mokslininkai labai tiksliai išmatavo žvaigždės spektro pokyčius tranzito metu. Tranzito pradžioje planeta skrieja prieš žvaigždės disko pusę, kuri artėja mūsų link, o antroje pusėje – per tolstančią nuo mūsų. Artėjanti disko dalis šiek tiek pamėlynuoja, tolstanti – paraudonuoja, taigi tranzito pradžioje žvaigždė yra truputį raudonesnė, nei įprasta, o pabaigoje – mėlynesnė. Efektas be galo menkas, tačiau modernūs prietaisai pajėgūs jį išmatuoti. Žinodami, kaip tiksliai keičiasi žvaigždės spalva tranzito metu, galime nustatyti, per kurią disko dalį ir kokiu kampu juda planeta. Gautas rezultatas – dangaus skliaute planetos orbitos plokštuma su žvaigždės sukimosi plokštuma sudaro apie 10 laipsnių kampą, bet į paklaidų ribas patenka ir nulinis kampas; įvertinus kryptis trijuose matmenyse, kampas kiek padidėja, iki 23 laipsnių. Visgi toks kampas tikrai nėra didelis ir neabejotinai skiriasi nuo likusių planetų krypties. Tyrimo autoriai teigia, kad tokią konfigūraciją geriausiai paaiškina modelis, pagal kurį sistemos jaunystėje visos orbitos buvo pasisukusios dideliu kampu į žvaigždės sukimosi plokštumą, bet vėliau vidinė planeta – e – migravo artyn. Migracijos metu mažėjo jos nuotolis nuo žvaigždės, o kartu ir orbitos kampas su žvaigždės pusiauju, nes pusiaujuje esantis žvaigždės sustorėjimas visą laiką traukia planetą artyn savo plokštumos. Tačiau migracija turėjo būti lėta, priešingu atveju toks posvyrio sumažėjimas neįvyktų. Šis atradimas padės geriau suprasti, kaip vystosi planetinės sistemos ir kaip migruoja uolinės planetos. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Karštieji jupiteriai iš žvaigždžių apsikeitimų. Vos aptikus pirmąsias egzoplanetas, astronomų laukė daugybė siurprizų – įvairūs planetų tipai, kurių Saulės sistemoje nėra. Vienas jų – karštieji jupiteriai: planetos dujinės milžinės, skriejančios gerokai arčiau savo žvaigždės, nei Merkurijus prie Saulės. Gausėjant duomenų pastebėta, kad karštuosius jupiterius turi maždaug kas šimtoji žvaigždė. Tačiau žvaigždžių spiečiuose karštųjų jupiterių bent keletą kartų daugiau, nei už jų ribų. Naujame tyrime pateikiamas galimas paaiškinimas – atsakingos yra naujai besiformuojančios dvinarės žvaigždės. Spiečiuose žvaigždžių koncentracija šimtus kartų viršija koncentraciją už spiečiaus ribų, tad ir artimi žvaigždžių praskridimai palyginus dažni. Jei žvaigždė praskrenda šalia dvinarės kaimynės, gali įvykti apsikeitimas: viena dvinarės žvaigždė susijungia su paviene prašalaite, o kita – nulekia pati sau. Jei žvaigždė, atskridusi prie dvinarės, turėjo planetų, šių orbitos, staiga atsiradus dvinarei kompanionei, gali pasikeisti. Pagrindinis pokytis – planetos orbita ištempiama į vis elipsiškesnę. Didžiausias planetos nuotolis nuo žvaigždės didėja, mažiausias – mažėja. Galiausiai pasiekiama situacija, kai arčiausiame žvaigždei taške planetą deformuoja potvyninės jėgos ir orbita ima traukti atgal į apskritiminę, tačiau daug mažesnę, nei pradžioje. Taip dujinė planeta, susiformavusi toli nuo žvaigždės, gali tapti karštuoju jupiteriu. Skaitmeniniai modeliai rodo, kad tokia baigtis laukia maždaug 2% planetų, gimstančių spiečiuje, kurio koncentracija siekia 50 žvaigždžių į kubinį parseką. Tiesa, dar 4% planetų apskritai neišgyvena – tokio paties proceso baigtis joms yra įkritimas į žvaigždę. Kuo spiečiuje daugiau dvinarių žvaigždžių, tuo daugiau karštųjų jupiterių ten gali susiformuoti; didžiausia įmanoma dalis yra apie 18% visų dujinių planetų spiečiuje. Apskritai dujinės planetos susiformuoja prie maždaug kas dešimtos žvaigždės, taigi šis mechanizmas gali lemti karštųjų jupiterių atsiradimą iki poros procentų spiečiaus žvaigždžių – maždaug tiek, kiek skiria spiečius nuo retesnės aplinkos. Už spiečiaus ribų artimi žvaigždžių prasilenkimai praktiškai nevyksta, tad ir tokia migracija neaktuali. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

JWST atskleidžia ūko evoliuciją. Planetiniai ūkai, taip vadinami dėl panašumo į planetas stebint per teleskopus XVIII a., yra į Saulę panašių žvaigždžių gyvenimo pabaigos stadijos. Žvaigždė, tapusi raudonąja milžine, nusimeta išorinius sluoksnius ir virsta baltąja nykštuke. Išmesta medžiaga sąveikauja su aplinkinėmis tarpžvaigždinėmis dujomis ir suformuoja įvairiausias struktūras. Ūko formai įtakos turi ir artimiausia žvaigždės aplinka – pavyzdžiui, vienišos žvaigždės ūkas turėtų būti daugmaž sferiškas, o jei žvaigždė yra dvinarėje sistemoje, ūkas įgauna spirališką formą, nes medžiaga išmetama žvaigždei sukantis ratu. Kitų ūkų forma būna dar sudėtingesnė. Vienas jų yra Pietinio žiedo ūkas (Southern Ring Nebula) arba NGC 3132, matomas pietiniame Burių žvaigždyne. Dabar James Webb teleskopu darytų stebėjimų analizė atskleidžia, jog ūke slypi bent iš keturių, o gal net penkių, narių sudaryta sistema. Jau seniau žinoma apie dvi centrinės ūko žvaigždės komponentes – baltąją nykštukę, kurios medžiaga ir sudaro ūką, ir masyvesnę ryškesnę kompanionę. James Webb nuotraukose išryškėjo spiralinė struktūra ūke, rodanti, kad aplink šias žvaigždes sukasi dar viena kompanionė, nutolusi 40-60 kartų daugiau, nei Žemė nuo Saulės. Sistemos centre aptiktas stipresnės infraraudonosios spinduliuotės šaltinis, rodantis dulkėto disko egzistavimą; prie baltosios nykštukės toks diskas gali atsirasti tik jai sąveikaujant su artima mažos masės kompanione. Apskritai duomenų erdvinė skyra pakankama, kad būtų galima patikimai nustatyti viso ūko apšvietimo ir jonizacijos struktūrą bei dinamiką. Kaip ir tikėtasi, JWST duomenys pakelia planetinių ūkų tyrimus į kokybiškai kitą lygmenį; ateityje stebint daugiau šių ūkų bus galima daug geriau suprasti, kaip gyvenimus baigia į Saulę panašios žvaigždės. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Kilonova sukėlė ilgą gama žybsnį. Gama spindulių žybsniai (GRB) yra kosminiai sprogimai, paskleidžiantys pačius energingiausius elektromagnetinius spindulius – gama fotonus. Kartu su gama fotonais sklinda ir kiti, mažiau energingi – jų stebėjimai leidžia suprasti, kokie procesai sukelia žybsnius. Žybsniai skirstomi į dvi kategorijas – trumpus, kurių gama spinduliuotės pliūpsnis tęsiasi iki dviejų sekundžių, ir ilgus. Regimųjų spindulių ruože ilgieji GRB matomi kaip supernovų ar dar galingesni hipernovų sprogimai, taigi siejami su žvaigždžių mirtimis. Trumpieji GRB siejami su gerokai silpnesniais kilonovų sprogimais, nutinkančiais susijungiant neutroninėms žvaigždėms arba joms suyrant dėl juodosios skylės gravitacijos. Toks perskyrimas atrodo labai aiškus ir logiškas: neutroninė žvaigždė, kad ir kokia kompaktiška, turi ne daugiau nei pustrečios Saulės masės, o tai apriboja bendrą sprogimo energiją ir laiko tarpą, kiek gali trukti gama spinduliuotė; tuo tarpu hipernovomis sprogsta dešimtis kartų už Saulę masyvesnės žvaigždės, kurių masės pakanka ilgam gama spinduliuotės epizodui. Bet Visata nesiliauja stebinti: praeitą savaitę pranešta apie kone minutės trukmės GRB, kurio šaltinis – kilonovos sprogimas. GRB 211211 aptiktas prieš metus ir iš pirmo žvilgsnio atrodė kaip visiškai įprastas ilgas žybsnis. Nuo Žemės jį skyrė apie 350 megaparsekų – nors ir milžiniškas atstumas jis gerokai mažesnis už daugumos kitų GRB. Taigi mokslininkai nusprendė ištirti tolesnę šio žybsnio evoliuciją, tikėdamiesi užfiksuoti supernovos sprogimo ir liekanos spinduliuotę. Bet nei vieno, nei kito nerado; atlikę detalesnius stebėjimus, jie sugebėjo užfiksuoti gerokai silpnesnį švytėjimą, sklindantį iš kilonovos sprogimo vietos. Švytėjimo spektras ir blėsimas laikui bėgant puikiai atitiko kilonovos savybes. Netrukus pastebėta dar viena keistenybė – praėjus pusantros valandos po sprogimo, šaltinis vėl sušvito gama spindulių ruože ir skleidė juos dar dvi valandas. Šiandieniniai GRB ir kilonovų modeliai tokio elgesio paaiškinti negali. Tyrėjai iškėlė hipotezę, kad papildomą gama spinduliuotę sudarė mažiau energingi fotonai, įgavę energijos sąveikaudami su elektronais ir protonais, pasklidusiais čiurkšlėje, kuri paprastai susidaro kilonovos metu. Atradimas svarbus ne tik pats iš savęs, kaip padėsiantis suprasi GRB įvairovę; jis reikšmingas ir siekiant išsiaiškinti, kaip atsirado cheminiai elementai. Nemaža dalis elementų, sunkesnių už geležį, gaminami kilonovose. Tačiau teoriniai modeliai prognozuoja mažesnę kai kurių elementų gausą, nei stebima Visatoje. Gali būti, kad prognozės nuo realybės atsilieka todėl, kad į jas neįtraukta galimybė kilonovoms sukurti ilgus gama spindulių žybsnius. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose Nature: pagrindinis apie žybsnį ir kilonovą, apie gama spindulius pusantros valandos po sprogimo.

***

Juodųjų skylių kilmė neaiški. Dvinarės juodosios skylės gali susiformuoti dviem būdais. Pirmasis, vadinamas „lauko“ scenarijus – dvinarė žvaigždė evoliucionuoja, abi narės sprogsta supernovomis ir palieka juodąsias skyles, kurios toliau skrieja kartu. Tokiu atveju abi skylės aplink savo ašį turėtų suktis beveik ta pačia kryptimi. Antrasis – „spiečiaus“ arba „dinaminis“ scenarijus: žvaigždžių spiečiaus centrinėje dalyje kaupiasi juodosios skylės, kartais dvi iš jų suartėja tinkamu greičiu ir atstumu ir sukimba į porą. Tokiu atveju jų sukimosi kryptys turėtų būti praktiškai nepriklausomos. Kuris scenarijus svarbesnis? O gal abu vienodai reikšmingi? Atsakymo bandoma ieškoti naudojant gravitacinių bangų duomenis. Šiuo metu turimi duomenys leidžia nustatyti maždaug 70 juodųjų skylių porų sukimosi greičius ir kryptis. Įprastai jų pasiskirstymas modeliuojamas kaip dviejų skirstinių suma: dalis dvinarių sukasi bet kokiomis kryptimis viena kitos (ir bendros orbitos) atžvilgiu, dalis sukasi beveik lygiagrečiai orbitai. Derinant tokį modelį prie duomenų, nustatoma, jog abu skirstiniai vienodai reikšmingi, taigi abu dvinarių formavimosi scenarijai vienodai svarbūs. Bet, pasirodo, tai toli gražu nėra galutinis atsakymas. Naujo tyrimo rezultatai rodo, kad turimi duomenys paprasčiausiai nepakankami, norint nustatyti tikrąjį sukimosi krypčių pasiskirstymą. Tyrėjai paprasčiausiai paėmė keletą kitokių sukimosi skirstinių modelių ir patikrino, kaip gerai duomenys dera su jais. Praktiškai visais atvejais gauta tokia pat gera dermė, kaip ir naudojant įprastą modelį. Vienintelis modelis, kurį galima pagrįstai atmesti, įtraukia reikšmingą skaičių juodųjų skylių, besisukančių priešinga kryptimi, nei orbita. Taigi šiuo metu turimų duomenų dar neužtenka, norint pasakyti, kaip susiformavo dauguma juodųjų skylių porų. Kitąmet darbą atnaujins LIGO ir Virgo gravitacinių bangų detektoriai, jie turėtų užfiksuoti po daugiau nei šimtą juodųjų skylių porų susijungimų per metus, taigi gali būti, jog jau po metų duomenų kiekis taps užtektinas, norint atsirinkti tarp įvairių modelių. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics

***

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

Laiqualasse

2 komentarai

  1. Liuks straipsnis. Labai patiko apie Mėnulio nuotraukas ir kilonovą. Apie tokį net nebuvau girdėjęs. Linkiu Jums sėkmės!

    1. Smagu, kad patinka :)

      Kilonovos – toks nedažnai sutinkamas terminas, sakyčiau, pradėjęs populiarėti po to, kai pirmą neutroninių žvaigždžių susiliejimą gravitacinėmis bangomis užfiksavo 2017 metais.

Komentuoti: viktoras Atšaukti atsakymą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.