Aukštyn žvelgianti žmonija: svarbiausi 2023 metų kosmoso įvykiai ir atradimai (I dalis)

Tradiciškai, baigiantis metams, apžvelgiu tai, kas įdomiausio per juos nutiko kosmose. Pernykštes apžvalgas rasite čia. Kiekvieną savaitę rašytuose Visatos kąsneliuose buvo visko – požiūrį į Visatą radikaliai keičiančių atradimų ir keistų spekuliacijų, naujų kosminių misijų ir detalių skaitmeninių modelių. Iš jų išrinkau po dešimt, mano nuomone, įdomiausių atradimų, padarytų kiekvieną mėnesį. Prie kiekvieno dviejų-sakinių aprašymo rasite ir nuorodą į Visatos kąsnelį, kuriame ją pristačiau detaliau (bei nuorodą į anglišką šaltinį, kuriuo rėmiausi aprašinėdamas).

Šiandien kviečiu skaityti apie pirmąją metų pusę; antrąją pristatysiu kitą savaitę, jau 2024-aisiais.

***

Sausis

Į kosmosą pakilo pirmoji bandomoji misija, skirta Saulės energijai išgauti ir perduoti į Žemę. Birželio mėnesį ji atliko sėkmingą bandymą ir perdavė sukauptą energiją į imtuvą Žemėje. [Kąsnelis DLXXI]

Aukštos raiškos stebėjimai atskleidė, jog visame Saulės paviršiuje nuolat vyksta mažyčių čiurkšlyčių išsiveržimai. Jų išmetamas medžiagos srautas ir energija gali paaiškinti didžiąją dalį, o gal net ir visą, Saulės vėją. [Kąsnelis DLXXII]

Nauja senų duomenų analizė parodė, kad Veneros pluta greičiausiai gelmių šilumą į paviršių praleidžia netgi sparčiau, nei Žemės, priešingai, nei manyta iki šiol. Atradimas prisideda prie vis gausėjančių įrodymų, jog kaimyninė planeta yra ganėtinai aktyvi. [Kąsnelis DLXX]

Laboratorijoje ištyrus asteroido Itokawos granules padaryta išvada, kad „nuolaužiniai“ asteroidai, sudaryti iš silpnai sukibusių įvairaus dydžio granulių, yra daug ilgaamžiškesni už monolitinius. Taip greičiausiai nutinka todėl, kad nuolaužiniai asteroidai turi daug ertmių, kurios amortizuoja bet kokį smūgį ir išlaiko asteroidą nesubyrėjusį į šipulius. [Kąsnelis DLXXIV]

Įvertinus egzoplanetų, esančių „karštųjų neptūnų dykumos“ pakraščiuose, orbitas nustatyta, kad dauguma tokių – neptūno dydžio ir arti savo žvaigždės skriejančių – planetų į šiandienines orbitas atlėkė po stiprių sukrėtimų, o ne tolygiai migruodamos. Tai gali paaiškinti, kodėl šios planetos, manoma, palyginus greitai netenka atmosferos: po sukrėtimo jų orbitos turėtų išsitempti, taigi planetos praskristų labai arti žvaigždės ir atmosferos netektų tiek dėl kaitinimo, tiek dėl gravitacijos. [Kąsnelis DLXXIII]

Labai detaliu skaitmeniniu modeliu nustatyta, kad molekuliniai debesys galaktikose gali išgyventi net ir pasikeitus visoms jas sudarančioms molekulėms. [Kąsnelis DLXXIV]

Atrastas 101 naujas padrikasis žvaigždžių spiečius 500 parsekų spindulio regione aplink Saulę. Tai padidina šiame regione žinomų spiečių skaičių beveik pusantro karto. [Kąsnelis DLXX]

Nustatyta, kad aktyvūs branduoliai daug dažniau pasitaiko galaktikose, kurių žvaigždės ir dujos juda skirtingomis orbitomis – kampas tarp vidutinių krypčių viršija 45 laipsnius. Tai rodo, kad aktyvumą sukelia stiprus dujų orbitų sujaukimas, galimai dėl susiliejimo ar prasilenkimo su kaimynine galaktika. [Kąsnelis DLXXIII]

Pirmą kartą užfiksuotas daugybinis potvyninis žvaigždės suardymas – 220 parų orbita aplink supermasyvią juodąją skylę skriejanti žvaigždė tris kartus pralėkdama neteko po dalies savo masės. Panašu, kad praradusi masę žvaigždė susitraukė ir tapo atspari tolesnėms perturbacijoms. [Kąsnelis DLXXII]

Aptiktos tolimiausios galaktikos su skersėmis – jų šviesa iki mūsų keliauja daugiau nei 11 milijardų metų. Skersių formavimasis – lėtas procesas, taigi atradimas uždavė klausimą, kaip tos galaktikos tokios tapo taip greitai. [Kąsnelis DLXXI]

Viena iš dviejų tolimiausių skersėtų galaktikų, EGS23205. Kairėje – Hubble nuotrauka, kurioje galaktikos struktūros praktiškai nematyti. Dešinėje – James Webb daryta nuotrauka, kurioje skersė akivaizdi. Šaltinis: NASA/CEERS/University of Texas at Austin

***

Vasaris

Užfiksuotos pašvaistės keturiuose didžiausiuose Jupiterio palydovuose – Ijo, Europoje, Ganimede ir Kalistoje. Pirmojo pašvaistę daugiausiai sudaro ugnikalnių išmesti natrio ir kalio chloridai, kitų trijų – iš vandens ledo suskilęs deguonis. [Kąsnelis DLXXVII]

Apskaičiuota, jog Saturno palydovo Encelado geizeriuose gali būti pakankamai smėlio – silicio dioksido – molekulių, kad paaiškintų šio junginio gausą viename iš Saturno žiedų. [Kąsnelis DLXXVIII]

Nustatyta, kad Saulės sistemos pakraštyje skriejanti nykštukinė planeta Kvavaras turi žiedą. Priešingai nei kiti žinomi žiedai, Kvavaro žiedas yra toliau, nei kūno Rošė spindulys, už kurio dulkių sankaupa galėtų susitelkti į vieną palydovą. [Kąsnelis DLXXVI]

Apskaičiuota, kad žvaigždės gravitacinė sąveika su juodųjų skylių sankaupa kamuolinio spiečiaus centre gali ją išmesti ne tik iš spiečiaus, bet ir apskritai iš galaktikos. Toks procesas gali sukurti apie 1% žvaigždžių, pabėgančių iš Paukščių Tako. [Kąsnelis DLXXVII]

Pritaikę Žemės drebėjimų modelį neutroninėms žvaigždėms, mokslininkai nustatė, kad jų gelmės gali būti sudarytos ne iš neutronų, bet iš keistųjų kvarkų. Tokia struktūra geriau paaiškina stebimus pulsarų (periodiškai žybsinčių neutroninių žvaigždžių) periodų pokyčius. [Kąsnelis DLXXVI]

Atrasti universalūs ryšiai tarp skirtingos masės aktyvių galaktikų branduolių mirgėjimo laiko skalių. Šie sąryšiai puikiai atitinka teorinio modelio, vadinamo magnetorotaciniu nestabilumu, prognozes. [Kąsnelis DLXXV]

Aptikta iš galaktikos išmesta supermasyvi juodoji skylė. Už savęs ji palieka sutankėjusių žvaigždes formuojančių dujų juostą. [Kąsnelis DLXXVII]

Išmatuota tarpgalaktinių dujų gijų spinduliuotės poliarizacija. Ji atsiranda dėl smūginių bangų, kylančių formuojantis didžiausioms struktūroms Visatoje. [Kąsnelis DLXXVIII]

Aptiktos net šešios galaktikos ankstyvoje Visatoje, kurių žvaigždžių masė viršija 10 milijardų Saulės masių. Įvertinus dangaus plotą, kuriame jos aptiktos, galaktikų skaičius net šimtą kartų viršija teorines prognozes. [Kąsnelis DLXXVIII]

Šešios pernelyg masyvios galaktikos James Webb teleskopo nuotraukose. Šaltinis: NASA, ESA, CSA, I. Labbe (Swinburne University of Technology). Vaizdų apdorojimas: G. Brammer (Niels Bohr Institute’s Cosmic Dawn Center at the University of Copenhagen)

Labai detaliai sumodeliuotas dujų kritimas į pirmąsias Visatos galaktikas parodė, kad pirmosios žvaigždės galėjo siekti 100 tūkstančių Saulės masių. Tokie objektai galėjo duoti pradžią supermasyvioms juodosioms skylėms galaktikų centruose. [Kąsnelis DLXXV]

***

Kovas

Pateikti įrodymai, kad prieš tris dešimtmečius Veneroje įvyko ugnikalnio išsiveržimas. Venera tapo trečiuoju Saulės sistemos kūnu, po Žemės ir Jupiterio palydovo Ijo, kuriame aptiktas šiuo metu aktyvus ugnikalnis. [Kąsnelis DLXXXI]

Ugnikalnis Veneroje – Matės kalnas. Trimatis vaizdas sukurtas remiantis Magellan zondo radaro duomenimis. Šaltinis: NASA/JPL

Pirmą kartą nežemiškame mėginyje – asteroido Ryugu granulėse – aptikta nukleobazė uracilas. Ji randama RNR grandinėse ir yra paskutinė iš penkių nukleobazių, aptikta kosmose. [Kąsnelis DLXXXII]

Nustatyta, kad Saturno žiedai kaitina viršutinę planetos atmosferos dalį. Greičiausiai taip nutinka, kai iš žiedų į planetą nukritusios molekulės suyra ir paskleidžia vandenilio atomus, kurie įkaista lengviau, nei kitos Saturno atmosferą sudarančios dalelės. [Kąsnelis DLXXXIII]

Išmatuotas vandens molekulių su skirtingais vandenilio izotopais gausos santykis protoplanetiniame diske. Gauta vertė gana panaši į Saulės sistemos kometų; tai leidžia spręsti, kad į kometas vandens molekulės patenka dar protoplanetiniame diske ir yra senesnės nei Saulės sistema. [Kąsnelis DLXXX]

Atrasta iš pradžių viena, o vėliau – dar keliolika pernelyg masyvių egzoplanetų: jų masės santykis su žvaigždės mase viršija maksimalų, kokį galima atkurti planetų formavimosi modeliais. Tos planetos yra maždaug Jupiterio masės, bet skrieja aplink 2-3 kartus už Saulę mažesnes žvaigždes. [Kąsnelis DLXXIX, Kąsnelis DLXXXIII]

Pirmą kartą aptikta Neptūno dydžio egzoplaneta, skriejanti labai trumpo periodo orbita aplink seną žvaigždę. Iki šiol manyta, kad tokie „karštieji egzoneptūnai“ gali egzistuoti tik prie jaunų žvaigždžių, nes palyginus greitai netenka atmosferos. [Kąsnelis DLXXXII]

Pirmą kartą aptikta dvinarė žvaigždė, susidedanti iš baltosios nykštukės ir vandenilio sluoksnius nusimetusios žvaigždės. Pastarosios išoriniai sluoksniai sudaryti beveik vien iš helio, kuris krenta į baltąją nykštukę ir ryškiai šviečia; tokių sistemų egzistavimas jau seniai prognozuotas teoriškai. [Kąsnelis DLXXXII]

Aptikta supernova, kuri praėjus keliems metams po žybsnio vėl paryškėjo, bet tik submilimetrinių bangų ruože. Greičiausiai taip nutiko todėl, kad sprogusi žvaigždė kurį laiką prieš mirtį sparčiai nusimetinėjo išorinius sluoksnius, o sprogimo banga per keletą metų juos pasiekė ir staigiai įkaitino. [Kąsnelis DLXXX]

Pranešta apie ryškiausią kada nors užfiksuotą gama spindulių žybsnį. Jis užfiksuotas dar 2022 metų spalį, už ankstesnį rekordininką ryškesnis nei 70 kartų; tokio stiprumo žybsniai greičiausiai nutinka ne dažniau, nei kartą per 10 tūkstančių metų. [Kąsnelis DLXXXIII]

Nustatyta, kad maždaug milijardo metų amžiaus Visatoje staiga ėmė gausėti trigubai jonizuotos anglies. Priežastis tam yra dvejopa: Visatoje gausėjo anglies, o esama anglis tapo vis labiau jonizuota. [Kąsnelis DLXXXI]

***

Balandis

Į aštuonerių metų kelionę išskrido Europos kosmoso agentūros zondas JUICE. Jis tyrinės ledinius Jupiterio palydovus Europą, Ganimedą ir Kalistą, ieškodamas požymių, ar polediniai vandenynai tinkami gyvybei. [Kąsnelis DLXXV]

JUICE zondas prie Jupiterio. Europos kosmoso agentūros/ATG Medialab vizualizacija.

Apskaičiuota, kad vanduo Žemėje galėjo atsirasti pirmykštei vandenilio atmosferai sąveikaujant su paviršių dengusiu magmos okeanu. Nors pirmykštė atmosfera išsisklaidė per kelis milijonus metų, laiko galėjo visiškai pakakti sukurti tiek vandens, kiek šiuo metu yra planetoje. [Kąsnelis DLXXV]

Nagrinėjant InSight zondo duomenis pirmą kartą užfiksuotos seisminės bangos, sklindančios Marso branduolyje. Atradimas leido įvertinti branduolio spindulį – apie 1800 km – ir cheminę sudėtį – geležis ten sumišusi su daugiau nei 20% lengvesnių elementų. [Kąsnelis DLXXXVII]

Nustatyta, kad žvaigždės metalingumas – už helį sunkesnių cheminių elementų gausa – siejasi su magnetiniu aktyvumu: kuo metalų daugiau, tuo žvaigždė aktyvesnė. Taip pat aktyvumas silpsta, žvaigždei senstant. [Kąsnelis DLXXXIV]

Atrastas ryšys tarp senų žvaigždžių spinduliuotės variacijų ir dulkių gamybos. Kuo didesnė žvaigždės šviesio ties 18 mikrometrų bangos ilgiu svyravimų amplitudė, tuo daugiau prie jos yra dulkių. [Kąsnelis DLXXXVI]

Pirmą kartą egzoplaneta aptikta astrometriniu metodu – matuojant žvaigždės padėties pokyčius dangaus skliaute. Anksčiau metodą pavyko pritaikyti tik tada, kai egzoplanetos egzistavimas jau buvo žinomas. [Kąsnelis DLXXV]

Pirmą kartą užfiksuota radijo pašvaistė, kurią žvaigždėje sukelia arti skriejanti uolinė planeta. Greičiausiai taip nutinka todėl, kad planetos magnetinis laukas išsklaido žvaigždės vainiko plazmą ir sukelia bangas. [Kąsnelis DLXXXIV]

Žvaigždėdaros regiono Mažajame Magelano debesyje stebėjimai parodė, kad ten esančios jaunos žvaigždės turi dulkėtus protoplanetinius diskus ir gali formuoti planetas. Tai svarbu, nes Mažasis Magelano debesis turi apie penkis kartus mažiau metalų – už helį sunkesnių elementų – nei Paukščių Takas. [Kąsnelis DLXXXVII]

Aptikta mažiausia baltoji nykštukė: jos masė tesiekia 9% Saulės masės. Anksčiau buvo manoma, kad baltosios nykštukės niekaip negali būti mažesnės, nei 14% Saulės masės, taigi akivaizdu, kad kažko apie jų formavimąsi dar nesuprantame. [Kąsnelis DLXXXVI]

Aptiktas ankstyviausias protospiečius: septynių galaktikų sankaupa 650 milijonų metų amžiaus Visatoje. Galaktikos greitai juda viena kitos atžvilgiu – tai rodo, kad jos krenta į vieną telkinį, o per kelis milijardus metų turėtų nusistovėti ir virsti spiečiumi. [Kąsnelis DLXXXVI]

***

Gegužė

Nustatytas kosmoso orų sezoniškumas: Saulės vėjo poveikis magnetosferai stipresnis per lygiadienius, silpnesnis per saulėgrįžas. Tai paaiškina ir gausias pašvaistes šių metų pavasarį. [Kąsnelis DLXXXVIII]

Naudojant statistinę Saulės žybsnių energijų pasiskirstymo analizę padaryta išvada, jog mažyčiai žybsniai negali suteikti pakankamai energijos, kad palaikytų žvaigždės vainiko temperatūrą. Daugiau energijos turėtų išskirti didžiausi žybsniai, bet ir jų neužtenka vainikui įkaitinti iki 20 kartų aukštesnės temperatūros, nei žvaigždės paviršius. [Kąsnelis DLXXXIX]

Įvertintas Marso plutos storis – vidutiniškai 42-56 kilometrai, apie dvigubai daugiau, nei Žemėje. Tiesa, plutos storis skirtingose planetos vietose varijuoja nuo 10 iki 90 km. [Kąsnelis DXC]

Urane aptiktas ilgaamžis ašigalinis ciklonas. Anksčiau analogiški dariniai buvo žinomi visose kitose Saulės sistemos planetose su reikšminga atmosfera: Veneroje, Žemėje, Jupiteryje, Saturne ir Neptūne. [Kąsnelis DXCI]

Urano vaizdas skirtinguose mikrobangų ruožuose. Šviesi dėmė į dešinę nuo centro – ašigalinis ciklonas, trunkantis bent septynerius metus. Šaltinis: NASA/JPL-Caltech/VLA

Urano palydovų struktūros modeliai parodė, kad keturiuose didžiausiuose – Arielyje, Umbrielyje, Titanijoje ir Oberone – greičiausiai yra popaviršiniai vandenynai. Deja, patvirtinti rezultatus reikėtų dedikuotos misijos į Urano sistemą, o tokios artimiausiu metu nenusimato. [Kąsnelis DLXXXVIII]

Pirmą kartą užfiksuotas žybsnis, nutikęs besipučiančiai žvaigždei ryjant planetą. Maždaug dešimties Jupiterio masių planeta sukėlė apie pusmečio trukmės regimųjų ir infraraudonųjų spindulių žybsnį. [Kąsnelis DLXXXVIII]

Pirmą kartą aptiktas radijo signalas iš supernovos sprogimo. Jį kurį laiką skleidė Ia tipo supernova – baltosios nykštukės sprogimas, – kai jos smūginė banga sklido per palyginus tankų helio apvalkalą. [Kąsnelis DXC]

Išaiškintas aktyvių galaktikų branduolių pasiskirstymas prieš maždaug 10 milijardų metų. Pasirodė, kad jų egzistavimas nepriklauso nuo to, ar galaktika turi porininkę, išskyrus tuo atveju, jei nagrinėjame tik tankių dulkėtų dujų dengiamus aktyvius branduolius; tuo atveju porininkės buvimas padidina aktyvumo tikimybę. [Kąsnelis DLXXXIX]

Aptikta galaktika, kuri baigė formuoti žvaigždes Visatai esant vos 800 milijonų metų amžiaus. Tai seniausia žinoma „nurimusi“ galaktika; jos masė panaši į Paukščių Tako, tačiau spindulys dešimteriopai mažesnis. [Kąsnelis DXCI]

Seniausios žinomos galaktikos kamuolinių spiečių spektro stebėjimai atskleidė, jog jų žvaigždės greičiausiai formavosi iš dujų, chemiškai praturtintų po supermasyvių žvaigždžių sprogimo. Šios žvaigždės turi daug azoto, lyginant su deguonimi, o modeliai prognozuoja, kad toks elementų santykis susidaro būtent dešimčių tūkstančių Saulės masių ir didesniuose objektuose. [Kąsnelis DLXXXIX]

***

Birželis

Parker Solar Probe duomenys parodė, kad greitąjį Saulės vėją suformuoja siauros čiurkšlės, paleidžiamos iš Saulės paviršiaus granulių pakraščių. Ten magnetinis laukas labai sustiprėja, nes plazmos srautai siauresni, nei granulių viduryje, ir gali efektyviai įgreitinti daleles. [Kąsnelis DXCIII]

Saturno palydove Encelade aptikta fosfatų. Jie veržiasi iš geizerių pietiniame palydovo ašigalyje ir rodo, kad popaviršiniame vandenyne esama gana daug fosforo – svarbaus gyvybei elemento. [Kąsnelis DXCIV]

Laboratoriniais eksperimentais nustatyta, kad Plutono ir panašių kūnų paviršiaus sąlygomis Saulės vėjas – energingų dalelių srautas – sukelia reakcijas, kuriomis paprastos molekulės metanas ir acetilenas transformuojasi į daug sudėtingesnes. Kai kurios iš sudėtingų molekulių pasižymi struktūromis, panašiomis į DNR ar RNR grandines. [Kąsnelis DXCII]

Pažvelgus į šaltų tarpžvaigždinių debesų gelmes paaiškėjo, kad didelių granulių, iš kurių formuojasi žvaigždės, ten santykinai mažiau, nei Paukščių Take yra didelių žvaigždžių. Tai reiškia, kad bent jau didelės žvaigždės augdamos ryja medžiagą ne tik iš gimtosios granulės, kaip manyta iki šiol. [Kąsnelis DXCV]

39 debesys, kuriuose rasta daugiau nei 800 žvaigždes formuoti galinčių granulių. Šaltinis: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. Morii et al, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acccea

Pasiūlytas ilgaamžių jaunų žvaigždžių žybsnių paaiškinimas: į jas galimai krenta nesusiformavusių planetų liekanos. Pirmasis toks žybsnis aptiktas žvaigždėje Oriono FU prieš beveik šimtą metų, žvaigždės šviesis iki šių dienų daugiau nei šimtą kartų viršija lygį iki žybsnio. [Kąsnelis DXCIV]

Atrasta sąsaja tarp planetos formavimosi ir cheminės sudėties pokyčių protoplanetiniame diske. Silicio sulfido molekulės aptiktos tik toje protoplanetinio disko dalyje, kur žinome esant augančią planetą, bet atradimas padarytas anksčiau, nei aptikta pati planeta. [Kąsnelis DXCVI]

Nustatyta, jog masyvių tolimų planetų turinčiose sistemose vidinių planetų orbitų tarpai skirtingi, o neturinčiose – labai panašūs. Tokia tendencija padės aptikti tolimas masyvias planetas. [Kąsnelis DXCV]

Remiantis daugybės pulsarų ilgamečiais stebėjimais aptiktas ilgų gravitacinių bangų fonas. Jį greičiausiai sukelia supermasyvių juodųjų skylių susijungimai. [Kąsnelis DXCVI]

Aptiktos tolimiausios sudėtingos molekulės – policikliniai aromatiniai angliavandeniliai. Jų rasta galaktikoje, kurios šviesa iki mūsų keliauja 12 milijardų metų. [Kąsnelis DXCIII]

Pasiūlytas JWST atrastų pernelyg masyvių ankstyvų galaktikų paaiškinimas: jos turbūt tiesiog labai efektyviai formavo žvaigždes. Taip galėjo nutikti, nes šiose galaktikose tipinė žvaigždžių formavimosi laiko skalė dėl didelio tankio buvo trumpa, todėl supernovų sprogimai nespėdavo išsklaidyti dujų debesų iki šiems suformuojant labai daug žvaigždžių. [Kąsnelis DXCII]

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *