Jaunystėje Visata gerokai skyrėsi nuo šiandieninės. Nors ir buvo žvaigždžių bei galaktikų, geriau į jas pažiūrėjus, būtų nesunku aptikti daugybę skirtumų. Tiek cheminė sudėtis, tiek masės bei dydžiai, tiek išsidėstymas vienos kitų atžvilgiu – viskas tada buvo kitaip. Kuo daugiau tyrinėjame labiausiai nutolusius šviesos šaltinius, tuo geriau suprantame Visatos raidą nuo tuometinės iki šių dienų. Praėjusios savaitės naujienose randame seniausią kosminio voratinklio užuomazgą – ilgą galaktikų liniją; seniausią aktyvią galaktiką; bei patvirtinimą, jog Visatos plėtimasis iškreipia ir laiko tėkmę. Kitose naujienose – vėjų pokyčiai Marso praeityje, planetų formavimasis tarp kaimynių ir dulkių formavimasis supernovose. Gero skaitymo!
***

Galingas Saulės žybsnis. Pirmadienio, liepos 3 dienos, paryčiais (Lietuvos laiku) Saulė sužibo stipriausios, X klasės, žybsniu. Nors tai nebuvo ryškiausias žybsnis šiemet – daugiau nei dvigubai ryškesnis įvyko vasarį – šis pasiuntė savo energingą spinduliuotę tiesiai į Žemę. Tuo metu Saulės apšviestuose regionuose – daugiausiai vakarinėje Šiaurės Amerikos dalyje – sutriko radijo ryšys, kai žybsnio spinduliuotė stipriau jonizavo viršutinius atmosferos sluoksnius ir sujaukė elektromagnetinių bangų atspindžius. Laimei, su žybsniu neįvyko vainikinės masės išmetimas, kuris galėjo sukelti ir geomagnetinę audrą bei pridaryti įvairios žalos mūsų planetai, o ypač – palydovams. Tokių žybsnių artimiausiu metu tik daugės, mat Saulės aktyvumas artėja prie eilinio maksimumo. Šį pasiekti turėtų 2025 metais. Jau dabar aišku, kad dabartinis – 26-asis nuo stebėjimų pradžios – Saulės aktyvumo ciklas yra stipresnis už praėjusį, kurio maksimumas įvyko 2014-aisiais. Birželio mėnesį vidutinis dėmių skaičius Saulėje – geras aktyvumo indikatorius – buvo net 163, daugiau, nei bet kada per visą praeitą ciklą. Paskutinį kartą tokia dėmėta Saulė buvo 2002 metų rugsėjį, netrukus po 24-ojo ciklo maksimumo. Visgi, nors pavojingos Saulės audros tikimybė auga, panikuoti nevertėtų: vis geresni stebėjimai leidžia prognozuoti Saulės aktyvumo pasireiškimus gana patikimai bent keletą dienų į priekį, taigi esant realiam pavojui apie tai sužinosime iš anksto ir galėsime imtis atsargumo priemonių. Daugiau realaus laiko informacijos apie kosmoso orus rasite čia.

***

Ar įmanoma kolonizuoti Venerą? Apie tai kalbama ne vieną dešimtmetį, nors kryptis ne tokia populiari, kaip Marsas. Pagrindinė problema – milžiniškas slėgis ir aukšta temperatūra planetos paviršiuje. Jas išspręsti galima apsigyvenant keliasdešimties kilometrų aukštyje, kur atmosfera daug panašesnė į Žemės. Neseniai pasiūlytas dar radikalesnis planas: tokiame aukštyje visą planetą apjuosti dirbtiniu paviršiumi, ant kurio galėtume gyventi. Šį planą jo autorius su John Michael Godier aptaria Event Horizon kanale:

***

Vėjų pokyčiai Marso praeityje. Marsas yra smėlėta planeta. Daug kur vėjai smėlį suneša į kopas, o jų formos rodo būdingas vėjo kryptis įvairiuose regionuose. Dabar, analizuodami marsaeigio Žurong duomenis, mokslininkai nustatė, kad prieš 400 tūkstančių metų Utopijos lygumoje vėjai staiga pasikeitė ir kopos pranyko. Naudodamiesi marsaeigio darytomis nuotraukomis, spektro matavimais, tiesiogine paviršiaus mėginių analize ir meteorologinių prietaisų rodmenimis, tyrėjai apskaičiavo tikėtiną kopų formavimosi ir raidos istoriją. Kopos Utopijos lygumoje yra barchano tipo – pusmėnulio formos, suneštos daugiausiai šiaurės rytų krypties vėjo. Tačiau daugumos jų šiaurvakarinėje pusėje matyti tamsūs rėžiai, kuriuos greičiausiai paliko pasikeitę vėjai. Perėjimas iš šiaurės rytų į šiaurės vakarų krypties vėjus nutiko maždaug prieš 400 tūkstančių metų. Toks laikas sutampa su kitais įrodymais, jog Marsas tuo metu patyrė reikšmingą klimato pokytį: baigėsi ledynmetis ir ašigalinės ledo kepurės atsitraukė į gerokai aukštesnes platumas. Utopijos lyguma yra kaip tik pietiniame ledynmečio laikotarpio ledynų pakraštyje, taigi natūralu, jog ten klimato pokyčiai turėjo būti reikšmingi. Šis atradimas yra pirmasis aiškus patvirtinimas apie reikšmingus Marso klimato pokyčius prieš 400 tūkstančių metų, gautas tų pokyčių pasireiškimo vietoje. Visi ankstesni duomenys buvo gauti iš orbitinių stebėjimų. Geresnis supratimas apie Marso klimato pokyčius pastaraisiais milijonais metų leis patobulinti ir bendrus planetos klimato modelius, taigi padės išsiaiškinti ir apie senovės Marso klimatą prieš milijardus metų. Kartu šios žinios gali padėti suprasti ir Žemės klimato pokyčius panašiomis laiko skalėmis, nes leidžia izoliuoti kai kuriuos paviršių keičiančius procesus – vėją, apledėjimus – nuo kitų, kurių Marse nėra – vandens ar gyvybės kuriamos erozijos. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Marsas turi du palydovus – Fobą ir Deimą. Jie abu mažyčiai – didesnysis, Fobas, nesiekia 30 kilometrų. Abu turi kraterių, o čia matome vieną tokį – Stickney kraterį, kurio skersmuo siekia devynis kilometrus. Beveik pusę Fobo skersmens užimantis krateris, pagal santykį su kūnu, yra didžiausias Saulės sistemoje. Jį sukėlęs smūgis greičiausiai beveik suardė visą palydovą, tačiau šiek tiek pritrūko. Fobo gravitacija nesudaro net tūkstantadalio Žemės, bet to pakanka, kad laikui bėgant grumsteliai riedėtų kraterio šlaitais žemyn ir paliktų dryžius. Stambesni grioviai, matomi kraterio išorėje, greičiausiai susidaro dėl Marso gravitacijos, kuri tampo ir gniuždo silpnų tarpusavio jėgų palaikomą palydovą.

***

Suspaustas planetų formavimasis. Planetos formuojasi dulkių ir dujų diskuose aplink gimstančias žvaigždes. Pradžioje diskas būna daugmaž tolygus – tankis mažėja tolstant nuo žvaigždės, bet be didelių šuolių. Pradėjusios augti planetos, ypač dujinės milžinės, sudarko šią tvarką: diske atsiranda tarpai, spiralinės vijos ir panašios struktūros. Dabar mokslininkai nustatė, kad tarpų atsiradimas turi poveikį vėliau gimstančių planetų augimui. Naudodami skaitmeninius modelius, jie išnagrinėjo protoplanetinio disko evoliuciją, kai viena ar dvi didelės planetos atveria tarpus, lyginant su atveju be tarpų. Kaip ir tikėtasi, pastebėta, kad tarpai gerokai pristabdo dulkių migraciją žvaigždės link. Taigi, jei dvi didelės planetos atveria tarpus, regione tarp jų sąlygos planetai augti suprastėja – ten lieka mažiau tinkamos medžiagos. Toks scenarijus gali paaiškinti Marso ir Urano savybes: abi planetos yra mažesnės už savo orbitines kaimynes, atitinkamai Žemę bei Jupiterį ir Saturną bei Neptūną. Nagrinėjant egzoplanetų sistemas, bus galima patikrinti šio modelio prognozes ir panaudoti planetų dydžių informaciją siekiant išsiaiškinti sistemos atsiradimo eigą. Tyrimo rezultatai pristatyti visą savaitę vykusiame Jungtinės Karalystės Nacionaliniame astronomų susirinkime; kol kas jie nėra viešai prieinami.

***

Sistema pakeliui į neutroninę dvinarę. Dvinarėje sistemoje besivystanti žvaigždė, turinti mažesnės masės kompanionę, tam tikru metu turėtų netekti dalies masės. Taip nutinka, kai masyvesnė žvaigždė ima pūstis gyvenimo pabaigoje, o jos išorinius sluoksnius nutraukia kompanionės gravitacija. Teorinis proceso modelis gana aiškus, ir iki šiol esame aptikę ne vieną tokią sistemą. Tačiau jose visose masės netekusi žvaigždė yra arba gana maža – maždaug Saulės masės ar mažiau, – arba labai didelė, bent aštuonis kartus masyvesnė už Saulę. Dabar pirmą kartą aptikta išorinių sluoksnių netekusi tarpinės masės žvaigždė. Tirdami žvaigždę SMCSGS-FS 69 Mažajame Magelano debesyje, astronomai pastebėjo anomalijas jos spektre. Detalesni stebėjimai atskleidė, kad žvaigždė yra dvinarė. Viena narė, tris kartus masyvesnė už Saulę, netekusi didelės dalies išorinių vandenilio sluoksnių, o antroji, 17 Saulės masių, sukasi labai greitai, nes suvalgė didelę dalį kaimynės pamestos medžiagos ir taip įgreitėjo. Apvalgyta žvaigždė vis dar turi nemenką vandenilio sluoksnį išorėje, taigi ją sunku atskirti nuo įprastos, nepaveiktos žvaigždės. Visgi kitų cheminių elementų gausa rodo, jog didžioji dalis vandenilio prarasta. Kompanionė priklauso gana retai Be spektrinei klasei – tokias žvaigždes supa dujų žiedas, kurio spinduliuotė pakeičia žvaigždės spektrą. Dujų žiedo kilmė – taip pat dvinarė kompanionė. Ši sistema yra pirmoji žinoma, kurios ateityje laukia rentgeno dvinarės stadija. Pirmoji žvaigždė po maždaug milijono metų turėtų sprogti „nuplėšto apvalkalo“ tipo supernova ir pavirsti neutronine žvaigžde; tada ji ims traukti kompanionės medžiagą ir sušvis rentgeno spinduliais. Galiausiai ir kompanionė pavirs neutronine žvaigžde ir sistema bus neutroninė dvinarė. Tokių sistemų pirmtakių iki dabar irgi nežinojome. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.

***

Senos žvaigždės centrinėje Galaktikos dalyje. Skirtingo amžiaus žvaigždes dažnai galime atskirti pagal cheminę sudėtį: kuo žvaigždė senesnė, tuo joje mažiau metalų. Metalais astronomai vadina visus cheminius elementus, sunkesnius už helį; Saulėje jų yra apie 2%. Pačios pirmosios žvaigždės metalų neturėjo apskritai, bet tokių kol kas aptikti nepavyko. Visgi reguliariai randama žvaigždžių, kurių metalingumas nesiekia net šimtadalio Saulės vertės. Paukščių Take tokios žvaigždės daugiausiai aptinkamos hale – pasklidusiame žvaigždžių telkinyje, kuris gaubia visą Galaktiką. Teoriniai modeliai rodo, kad jų turėtų būti ir baldže – centrinėje Galaktikos dalyje esančiame ovaliame telkinyje. Jis greičiausiai buvo pirmoji Galaktikos dalis, susiformavusi prieš dešimt milijardų metų ar daugiau. Bet tokių labai senų žvaigždžių ten nėra daug, be to, jos labai blausios, mat yra mažos masės – masyvesnės jau baigė savo gyvenimus. Taigi senųjų centrinio telkinio žvaigždžių populiacijos savybes atskleidžiame tik dabar – neseniai pristatyti jų kinematikos rezultatai. Tyrimo autoriai identifikavo beveik du tūkstančius žvaigždžių, kurių metalingumas mažesnis nei 1% Saulės. Nustatę jų padėtis Galaktikoje bei judėjimo greitį, jie pastebėjo, kad bendrai paėmus žvaigždės sukasi aplink Galaktikos centrą, tačiau sukimosi greitis mažesnis, nei jaunesnių žvaigždžių. Tai rodo, kad pirmosios žvaigždės greičiausiai formavosi iš įvairiomis kryptimis atlėkusių ir susidūrusių dujų srautų, o vėlesnių formavime vis svarbesni buvo srautai, atlekiantys ta pačia kryptimi, kuria sukasi visa Galaktika. Taip pat pastebėta, kad nors žvaigždžių orbitos ganėtinai ištemptos, beveik nei viena jų nenutolsta toliau nei maždaug keturi kiloparsekai nuo Galaktikos centro. Palyginimui Saulė nutolusi aštuonis kiloparsekus. Šis atradimas padeda geriau suprasti, kaip formavosi Paukščių Takas ir panašios galaktikos. Pirmieji projekto rezultatai publikuoti prieš keletą metų MNRAS; naujieji rezultatai pristatyti Jungtinės Karalystės Nacionaliniame astronomų susirinkime ir kol kas viešai neprieinami.

***

Supernovos gamina daug dulkių. Masyvesnės nei aštuonių Saulės masių žvaigždės gyvenimus baigia supernovų sprogimais. Išoriniai žvaigždės sluoksniai sprogimo metu išsviedžiami į šalis milžinišku, 10 tūkstančių kilometrų per sekundę viršijančiu, greičiu. Pasiekę aplinkines dujas, jie sukuria stiprią smūginę bangą – dujos įkaista iki dešimčių milijonų laipsnių. Stipriai suspaustose dujose susidaro puikios sąlygos formuotis tarpžvaigždinėms dulkėms – įvairiems daugiausiai anglies ir silicio pagrindo junginiams. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad supernovų sprogimai yra vienas pagrindinių dulkių šaltinių Visatoje. Tačiau iki šiol vienintelė galimybė patikrinti prognozę buvo supernova SN 1987A, įvykusi kaimyninėje Didžiojo Magelano debesies galaktikoje; jos liekanoje dulkės aptiktos prieš maždaug dešimtmetį. Kitos supernovos, sprogusios pakankamai neseniai, buvo pernelyg tolimos, kad iki šiol turimi prietaisai užfiksuotų ten atsirandančias dulkes. Dabar situacija pasikeitė – James Webb teleskopu dulkės aptiktos dar dviejų nesenų supernovų liekanose. Supernovos 2004et ir 2017eaw įvyko atitinkamai 2004 ir 2017 metais Fejerverkų galaktikoje, arba NGC 6946, kurią nuo mūsų skiria 7,7 megaparseko – apie dešimt kartų toliau, nei Andromedą. Pernai – taigi praėjus atitinkamai 18 ir penkeriems metams po sprogimo – atlikti stebėjimai atskleidė, kad supernovų liekanose yra gausybė dulkių. SN 2004et jų turi bent 1,4% Saulės masės arba 5000 Žemės masių; SN 2017eaw – bent 150 Žemės masių. 5000 Žemės masių – gana didelis dulkių kiekis, iš visų žinomų jis nusileidžia tik SN 1987A, kurioje aptikta apie dešimt kartų daugiau dulkių. Tiesa, tuo metu jos liekana buvo apie pusantro karto senesnė, taigi SN 2004et dar turi laiko pasivyti. Žinodami, kad supernovose tikrai formuojasi dideli dulkių kiekiai, ir kad tai vyksta sparčiai, astronomai gali labiau užtikrintai teigti, jog būtent jos sukūrė pirmąsias dulkes Visatoje. Anksčiau nebuvo aišku, kaip pirmosios galaktikos, stebimos praėjus maždaug milijardui metų po Didžiojo sprogimo, tapo ganėtinai dulkėtos. Kitas pagrindinis dulkių šaltinis – vidutinės masės senstančios žvaigždės, kurių vėjai irgi sudaro geras sąlygas dulkių formavimuisi – tuo metu dar nebuvo aktualus, nes tos žvaigždės gyvuoja po daugiau nei milijardą metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pirmieji kosminio voratinklio siūlai. Galaktikos Visatoje nėra išsimėčiusios atsitiktinai. Jos telkiasi į grupes ir spiečius, o šiuos jungia gijos. Kartu jie sudaro didelio masto struktūrą, vadinamą kosminiu voratinkliu. Aplinkinėje Visatoje voratinklį pamatyti paprasčiau – tiek dėl to, kad lengviau stebėti jį sudarančias galaktikas, tiek todėl, kad ir tankio santykiai tarp spiečių, gijų bei juos skiriančių tuštumų didesni. Stebėdami tolimas galaktikas, ne kartą esame aptikę aukštesnės koncentracijos regionų, kurie ateityje turėtų tapti spiečiais. O štai kažką panašaus į voratinklio giją pirmą kartą radome tik dabar. James Webb teleskopu tyrinėdami labai tolimus kvazarus, prie vieno jų astronomai aptiko dešimties galaktikų telkinį. Visos galaktikos išsidėsčiusios beveik vienoje linijoje, kurios ilgis siekia beveik dešimt megaparsekų, o plotis – tik apie pusantro. Palyginimui atstumas iki Andromedos galaktikos yra kiek mažiau nei megaparsekas. Galaktikų koncentracija šiame regione bent 12 kartų viršija vidutinę to meto Visatoje, nors santykis greičiausiai daug aukštesnis. Bet kuriuo atveju tai yra didžiausia žinoma galaktikų koncentracija tais laikais – stebimo kvazaro šviesa iki mūsų keliauja beveik 13 milijardų metų, taigi jį, ir visą telkinį, matome tais laikais, kai Visatos amžius buvo apie 800 milijonų metų. Tame pačiame dangaus lopinėlyje aptiktos dar dvi galaktikų sankaupos, tačiau jos artimesnės ir rodo daugiau nei milijardo metų amžiaus Visatos vaizdą. Bet kuriuo atveju aišku, kad galaktikos bent kartkartėmis telkdavosi į reikšmingas sankaupas dar nepraėjus milijardui metų po Didžiojo sprogimo. Šis rezultatas svarbus, siekiant suprasti, kaip susidarė didelio masto struktūra ir kaip galaktikos paveikė tarpgalaktinę erdvę. Detaliau nagrinėdami kvazarą bei dar septynis panašius, tyrėjai dviejuose aptiko aiškių požymių, jog branduolio aktyvumas – milžiniškas dujų, krentančių į juodąją skylę, šviesis – juose sukuria galingas tėkmes, šimtų ar net tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu pabėgančias iš galaktikų. Tokios tėkmės stebimos aplinkinėse galaktikose, o dabar žinome, kad labai panašios jos buvo ir pirmykštėje Visatoje. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose The Astrophysical Journal Letters.

***

Lęšiuotos gravitacinės bangos. Šiuo metu LIGO gravitacinių bangų detektoriai JAV bei jų partneriai KAGRA Japonijoje ir Virgo Italijoje aptinka po keletą signalų per mėnesį; artimiausi patobulinimai turėtų šį skaičių padidinti iki maždaug vieno signalo per dieną. Visgi tai – toli gražu ne riba. Jau planuojami naujos kartos gravitacinių bangų detektoriai, kurie turėtų aptikti milijonus signalų kasmet. Gali būti, kad tokia duomenų gausa padės nauju būdu išmatuoti Visatos plėtimosi spartą. Taip teigia mokslininkai, apskaičiavę tikėtinas gravitaciškai lęšiuotų gravitacinių bangų savybes. Panašiai, kaip ir šviesos bangų, gravitacinių bangų trajektorijos gali išsikreipti, sklisdamos šalia ar pro masyvius kūnus, pavyzdžiui galaktikų spiečius. Aplink galaktikų spiečius kartais matomi labai iškreipti tolimesnių galaktikų atvaizdai, o kai kurie atvaizdai netgi pasikartoja – galaktikos šviesa pasiekia mus keliomis trajektorijomis. Tas pat gali nutikti ir gravitacinėms bangoms – vieno šaltinio signalas mus pasiektų skirtingais keliais. Kiekvienos trajektorijos ilgis truputį skiriasi, tad ir regimi signalai ateitų skirtingu metu. Tikslus kelionės ilgio, taigi ir laiko, skirtumas priklauso nuo kosmologinių parametrų, ypač Visatos plėtimosi spartos. Tad žinodami, kokiais intervalais mus pasiekia skirtingi vieno įvykio atgarsiai, galime apskaičiuoti ir plėtimosi spartą nurodantį Hablo parametrą. Šis dydis susieja atstumą iki objekto su jo judėjimo greičiu mūsų atžvilgiu. Geriausi dabartiniai parametro vertinimai, gaunami dviem metodais, duoda nesutampančius rezultatus. Pagal vieną, kuriuo nagrinėjami kosminės foninės spinduliuotės netolygumai, Hablo parametras siekia apie 67 kilometrus per sekundę megaparsekui, o pagal antrą, paremtą supernovų sprogimais, – 74 km/s/Mpc. Abiejų matavimų paklaidos gerokai mažesnės už skirtumą tarp jų. Pasiūlytas ne vienas alternatyvus metodas, kuris gal padėtų išspręsti šį neatitikimą, bet kol kas nei vieno jų statistinis patikimumas nepakankamas. Lęšiuotų gravitacinių bangų metodas turi keletą privalumų, lyginant su, pavyzdžiui, tiesiog gravitacinių bangų matavimu arba su lęšiuotų galaktikų atvaizdų matavimu. Naujajam metodui tinka visi gravitacinių bangų signalai – tiek kylantys iš susijungiančių neutroninių žvaigždžių, tiek iš juodųjų skylių. Be to, jam net nebūtina žinoti tikslaus atstumo iki signalo šaltinio – tiesa, tik tuo atveju, jei tokių signalų yra pakankamai daug, kad galėtume vertinti jų atvykimo laikų skirtumų statistinį pasiskirstymą. Naujojo tyrimo autorių teigimu, gravitaciškai lęšiuoti gali būti maždaug vienas iš šimto visų signalų; turint milijonus gravitacinių bangų įvykių, galime tikėtis rasti apie 10000 lęšiuotų. To tikrai užtektų statistinei analizei, kurios patikimumas prilygtų dabartinių geriausių Hablo parametro nustatytmo metodų tikslumui. Dar vienas privalumas – gravitacinių bangų signalų nesupainiosi su jokiais kitais, priešingai nei elektromagnetinių spindulių. Tad nors pakankamo duomenų kiekio reikės palaukti, perspektyva yra daug žadanti. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.

***

Kosmologinis laiko tėkmės iškreipimas. Viena pagrindinių reliatyvumo teorijos detalių yra erdvėlaikis – erdvės ir laiko junginys, kuriame vyksta visų objektų judėjimas ir kurį tas judėjimas įvairiai iškreipia. Visatos plėtimasis – vienas iš tokių iškreipimų. Paprastai kalbame tik apie erdvės kitimą, bet kinta ir laikas. Remiantis teorija, galima apskaičiuoti, jog laiko tėkmė praeityje buvo lėtesnė – tai, kas kadaise buvusiam stebėtojui atrodė kaip viena sekundė, dabartiniam atrodytų kaip ilgesnis laiko tarpas. Jau seniau šią prognozę pavyko patikrinti nagrinėjant supernovų stebėjimus: kai kurie žvaigždžių sprogimai kinta gana specifinėmis laiko skalėmis, tad juos galima panaudoti kaip „standartinius laikrodžius“. Šie laikrodžiai parodė, kad praeityje laikas tekėjo tikrai taip, kaip prognozuoja teorija. Bet iki šiol nebuvo jokio nepriklausomo patvirtinimo – kitu metodu nustatyto ryšio tarp laiko tėkmės šiandien ir praeityje. Ypač astronomų dėmesį traukė kvazarai – išskirtinai ryškūs aktyvūs galaktikų branduoliai, į supermasyvias juodąsias skyles krentančių dujų struktūros. Nors jie matomi milžiniškais atstumais, beveik iš pat Visatos pradžios, iki šiol nebuvo aptikta aiškių įrodymų, kad pirmiesiems kvazarams laikas ėjo kitaip. Tai vertė suabejoti reliatyvumo teorijos prognozės teisingumu arba kvazarų stebėjimų interpretacijomis. Bet dabar situacija pataisyta – ištyrę 190-ies kvazarų stebėjimus, astronomai aptiko aiškų laiko tėkmės skirtumą. Kvazarų imtis apima tiek esančius beveik aplinkinėje Visatoje, kurių šviesa mus pasiekia per pustrečio milijardo metų, tiek labai tolimus, kurių šviesa keliauja daugiau nei 12 milijardų metų. Kiekvieno kvazaro spinduliuotė laikui bėgant kinta. Nors pokyčiai nėra periodiški, juose galima įžiūrėti charakteringas laiko skales. Tyrėjai apskaičiavo šias laiko skales kiekvienam kvazarui ir įvertino, kaip gerai jų pasiskirstymas atitinka penkias galimas hipotezes. Nulinė hipotezė sako, kad skirtumai tarp laiko skalių neturi jokio ryšio su atstumu iki kvazaro. Pirmoji – kad skirtumai proporcingi raudonajam poslinkiui, kaip ir prognozuoja reliatyvumo teorija. Antroji proporcingumą palieka kaip laisvą parametrą, trečioji ir ketvirtoji atitinkamai postuluoja atvirkštinę bei kvadratinę priklausomybes. Įvertinus kiekvienos hipotezės atitikimą duomenims statistiniais metodais paaiškėjo, kad pirmoji hipotezė daug geresnė už bet kurią kitą. Vienintelė, galinti truputį varžytis, yra antroji hipotezė – pagal ją gauta labiausiai tikėtina priklausomybė yra šiek tiek stipresnė, nei tiesinė. Tai gali rodyti tam tikrą sistematišką kvazarų evoliuciją laikui bėgant, bet kol kas tokio pokyčio prigimtį pasakyti sunku. Pačių tolimiausių ištirtų kvazarų laikas, kaip ir tikėtasi, eina apie penkis kartus lėčiau, nei šiandieninių. Šis atradimas eilinį kartą patvirtina reliatyvumo teorijos teisingumą, taip pat kvazarų atstumų interpretacijas, bei parodo, kad ir šiuos objektus galima naudoti kaip standartinius matuoklius atstumams iki labai tolimų galaktikų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Seniausi aktyvi galaktika. Pirmosios galaktikos atsirado praėjus keliems šimtams milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Kada tiksliai – nežinome, nes kol kas jų pamatyti nesugebame net geriausiais teleskopais. Taip pat nesugebame pamatyti ir pirmųjų juodųjų skylių, tad net nežinome, kokios jos buvo ir iš kur atsirado supermasyvios juodosios skylės, randamos daugumos galaktikų centruose. Bet prie atsakymo į šį klausimą priartėjome – aptikta tolimiausia aktyvi galaktika. Aktyviomis vadinamos galaktikos, į kurių centrines supermasyvias juodąsias skyles sparčiai krenta dujos. Įkaitusios jos spinduliuoja dažnai ryškiau, nei visos galaktikos žvaigždės kartu sudėjus. Jas ir pamatyti galima ypatingai dideliais atstumais, bet seniau iš Visatos pradžios fiksuodavome tik pačių ryškiausių aktyvių galaktikų šviesą, kurių juodųjų skylių masė siekia apie milijardą Saulės masių. Naujas radinys – kitoks: James Webb teleskopo jautrumas leido užfiksuoti aktyvią galaktiką, kurios centre yra 10 milijonų Saulės masių juodoji skylė. Krentančių dujų šviesis daugmaž proporcingas juodosios skylės masei, taigi ši galaktika šviečia apie šimtą kartų blausiau, nei anksčiau aptiktos. Maža to, jos šviesa iki mūsų sklinda 13,3 milijardo metų – matome galaktiką iš laikų, kai Visatos amžius tebuvo 570 milijonų. Ankstesnė atstumo rekordininkė buvo matoma iš maždaug 600 milijonų metų Visatos. Nors ir viena, ši aktyvi galaktika gali duoti daug žinių apie juodųjų skylių populiaciją ankstyvojoje Visatoje. Žinodami, kokį dangaus plotą ir kiek ilgai reikėjo stebėti, kad ją aptiktų, astronomai įvertino, kad tokių juodųjų skylių gausa, lyginant su masyviausiomis, ankstyvojoje Visatoje buvo panaši į šiandieninę. Taip pat galima įvertinti, kaip tokia juodoji skylė galėjo užaugti iki stebimos masės. Panašu, kad tam reikėjo arba augti ypatingai sparčiai – greičiau, nei įmanoma „paprastu“ medžiagos kritimu – arba juodosios skylės pradmuo turėjo būti gana masyvus – masyvesnis už tai, kas gali likti po žvaigždės mirties. Abi hipotezės nagrinėjamos kaip galimi masyviausių juodųjų skylių ankstyvojoje Visatoje paaiškinimai, o atradę daugiau tokių, kaip naujoji, astronomai galės geriau tas hipotezes patikrinti. Dar dvi panašios masės juodąsias skyles astronomai atrado tame pačiame duomenų rinkinyje; tiesa, jos yra arčiau mūsų – matomos 1 ir 1,1 milijardo metų amžiaus Visatoje. Visgi ir tokiais atstumais seniau tokių mažų juodųjų skylių nebuvome aptikę. Taip pat aptikta 11 galaktikų panašiais atstumais, kaip juodoji skylė-rekordininkė. Toks didelis jų skaičius gana netikėtas ir rodo, kad arba stebėjimais netyčia pataikyta į didesnio tankio regioną, arba galaktikos formavosi anksčiau ir efektyviau, nei prognozuoja dabartiniai modeliai. Šiuos modelius irgi galima bus tikrinti bei tobulinti, remiantis tokiais duomenimis bei vėlesniais Webb stebėjimais gaunama medžiaga. Tyrimo rezultatai arXiv. Kiti projekto rezultatai: artimesnės aktyvios galaktikos, vidutinės masės galaktikos.

***

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

Laiqualasse