Kąsnelis Visatos DCXVIII: Okultacijos

Saulės užtemimas – nuostabus reiškinys, kurį pamatyti gyvai yra nepamirštama patirtis. Veneros ar Merkurijaus tranzitai Saulės disku – irgi įdomūs, bet jų be teleskopo nepamatysi (tik niekad nežiūrėkite į Saulę pro teleskopo akutę!). Kitos okultacijos – dangaus kūno praskridimai priešais kitą – populiaraus dėmesio beveik nesulaukia, bet dažnai yra labai naudingos mokslininkams, kurie nori įvertinti įvairių mažųjų kūnų dydžius ir formas. Štai praeitą savaitę paskelbta analizė okultacijos, įvykusios dar 2018 metais, kai asteroidas Cheironas pridengė tolimą žvaigždę; iš jos paaiškėjo, kad Cheironas neturi žiedų, priešingai, nei galvota anksčiau. Okultacijas galima ir prognozuoti – tuo pasinaudoti nori Saulės sistemos pakraščio gyventoją Eridę tiriantys mokslininkai. Pagal naujas jų prognozes, ši nykštukinė planeta turėtų būti labai lygi; okultacija padėtų tą patikrinti. Kitose naujienose – geomagnetinių audrų lokalios variacijos ir Saulės vėjo apsisukimų paaiškinimas, azoto Žemėje kilmė ir aminorūgščių formavimasis kosmose, per didelė planeta ir rezonuojanti jų grandinė. Gero skaitymo!

***

Geomagnetinės audros varijuoja lokaliai. Kai iš Saulės išsiveržia plazmos pliūpsnis ar tiesiog sustiprėja vėjas, Žemėje gali kilti geomagnetinė audra. Padidėjęs plazmos srautas, susidūręs su Žemės magnetosfera, ją visaip sujaukia, kai kurios dalelės pasiekia atmosferą, sustiprėja pašvaistės, pakinta jonosferos savybės… Visa tai kelia pavojų tiek palydovams, tiek antžeminei technikai, tiek netgi žmonių sveikatai. Siekdami geriau stebėti, suprasti ir prognozuoti šiuos reiškinius, mokslininkai šiauriniuose Žemės regionuose įrengė tarptautinį magnetometrų tinklą, kuris nuolat matuoja magnetinio lauko savybes. Tinklo detektoriai išdėstyti maždaug 400 kilometrų atstumais vienas nuo kito. Iki šiol buvo manoma, kad to turėtų užtekti, norint įvertinti pagrindines magnetinio lauko variacijas audros metu. Bet, pasirodo, taip nėra – magnetinis laukas stipriai kinta net 100 kilometrų, o gal ir dar mažesniais, atstumais. Tokią išvadą mokslininkai gavo išnagrinėję pusšimčio metų senumo duomenis. Tuo metu Norvegijos, Švedijos ir Suomijos šiaurėje veikė Skandinavijos magnetometrų tinklas (SMA), kurio detektoriai išdėlioti 100-200 kilometrų atstumais. Tinklo duomenys buvo fiksuojami ant 35 milimetrų kinofilmo juostelių, kurių prikaupta dešimtys kilometrų. Tokius duomenis suskaitmeninti sudėtinga ir ilgai trunka, todėl duomenys didžiąja dalimi buvo neištirti. Dabar mokslininkai skaitmenizavo 1977 metais gruodžio 10-12 dienomis vykusios geomagnetinės audros stebėjimus, pridėjo seniau skaitmenizuotus tų pačių metų spalio 28 dienos ir 2003 metų spalio 28-31 dienų audrų duomenis, ir įvertino magnetinio lauko pokyčių skirtumus tarp gretimų stočių. Didžiausi skirtumai siekė šimtus, o kartais net tūkstančius nanoteslų per 100-200 kilometrų atstumą. Vidutinė Žemės magnetinio lauko stiprumo vertė yra apie 50 mikroteslų, arba 50 tūkstančių nanoteslų. Maksimalus geomagnetinių audrų sukeliamas magnetinio lauko stiprumo nuokrypis nuo vidurkio irgi matuojamas šimtais ar tūkstančiais nanoteslų; štai galingiausios žinomos audros, Carringtono įvykio, sukelta anomalija buvo apie 1760 nanoteslų. Taigi lokalūs – šimtų kilometrų ar net mažesni – magnetinio lauko pokyčiai geomagnetinių audrų metu gali prilygti tikrai stiprioms audroms. Kitaip tariant, vienoje audros vietoje gali būti palyginus ramu, nors už šimto kilometrų magnetinis laukas bus visiškai sujauktas. Turėdami informaciją tik iš 400 kilometrų tarpais sustatytų detektorių negalime būti tikri, kad pilnai suprantame konkrečios geomagnetinės audros raidą. Taip galima pražiopsoti ir labai pavojingus reiškinius, kuriuos užfiksavę mokslininkai galėtų perspėti visuomenę ir atsakingas institucijas dėl gresiančių pavojų elektros prietaisams. Taigi, tyrėjų teigimu, derėtų gerokai sutankinti magnetometrų tinklą, bent iki 100 kilometrų tarpų. Tyrimo rezultatai publikuojami Scientific Reports.

***

Saulės vėjo magnetinių apsisukimų paaiškinimas. Saulės vėjas yra elektringų dalelių srautas, nuolat pučiantis nuo mūsų žvaigždės. Kartu su juo tolyn driekiasi ir magnetinio lauko linijos. Jau pusšimtį metų žinoma, kad kartais šios linijos susilenkia, suformuodamos S formos vingius. Pastaraisiais metais Parker Solar Probe stebėjimai atskleidė, kad apsisukimai (angl. switchbacks) egzistuoja ir gana arti Saulės. Dabar mokslininkai pateikė teorinį modelį, paaiškinantį jų susidarymą. Modelis remiasi Alfveno bangų – plazmos ir magnetinio lauko svyravimų – judėjimu. Prie Saulės paviršiaus šios bangos yra apskritimiškai poliarizuotos: tai reiškia, kad jei žiūrėtume bangos sklidimo kryptimi, išilgai magnetinio lauko linijų, atrodytų, kad jos sukasi spirale. Iš skirtingų Saulės vietų sklindančios bangos juda skirtingais greičiais, tai iškreipia jų formą, kol galiausiai išsilenkimas išauga iki apsisukimo. Pagal šį modelį, plazmos greičio pokyčiai ir magnetinio lauko apsisukimai turėtų vykti tose pačiose vietose tuo pačiu metu – būtent tą ir užfiksavo Parker zondas. Ankstesni zondai, tyrinėję Saulės vėją, galėjo fiksuoti viena arba kita, bet ne abu reiškinius tuo pat metu. Parker zondas vis dar renka duomenis apie Saulę ir jos vėją; jie leis patikrinti modelio prognozes. Jei modelis pasirodys teisingas, tai bus reikšmingas žingsnis į priekį gerinant supratimą apie Saulės vėjo judėjimą ir jo keliamą pavojui Žemei. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Marso horizontas ir atmosfera. Šaltinis: NASA/JPL-Caltech/ASU

Marso nuotraukas esame įpratę matyti „iš viršaus“. Tai būna įvairių paviršiaus struktūrų vaizdai. Dar matome jas „nuo žemės“ – marsaeigių daromas nuotraukas, kuriose koncentruojamasi į paviršių, horizontą arba, kartais, atmosferą. O čia matome planetos horizonto nuotrauką, darytą iš orbitos, maždaug tokio pat 400 km aukščio, kokiu virš Žemės skraido Tarptautinė kosminė stotis. Nuotrauką gegužės mėnesį padarė Mars Odyssey, kuri lapkritį šventė 22 metų sukaktį orbitoje aplink Marsą. Nuo 2001 metų dirbantis zondas neapsakomai praplėtė mūsų žinias apie Raudonąją planetą. Ši nuotrauka, be to, kad atrodo įspūdingai, irgi padės geriau suprasti Marso atmosferą, jos sluoksnius ir savybes.

***

Cheironą supa ne žiedai. Asteroidas Cheironas – vienas iš kentaurų, skrajojančių tarp Jupiterio ir Neptūno orbitų, – pasirodo, neturi žiedų. Apskritai pirmą kartą žiedai aplink asteroidą – kitą kentaurą Chariklą – aptikti 2013 metais, po keleto metų paskelbta ir apie analogišką atradimą prie Cheirono. Dabar nauji duomenys privertė pakeisti šią interpretaciją: Cheironą supa kažkokios medžiagos telkiniai, bet jie nesudaro žiedų. Visi minėti atradimai padaryti stebint okultacijas: įvykius, kai asteroidas trumpam uždengia kokią nors žvaigždę. Žinodami asteroido orbitą, galime prognozuoti ir kada bei kuriose Žemės vietose bus matomos okultacijos. Jų stebėjimai yra geriausias būdas išsiaiškinti asteroido formą bei dydį, nes nuo jų priklauso okultacijos pradžia ir pabaiga bei regiono, kuriame ji matoma, plotis. Taip pat okultacija leidžia įvertinti, ar asteroido aplinkoje esama kitų objektų – pavyzdžiui, palydovų arba žiedų. 2018 metų lapkritį Cheironas okultavo neryškią žvaigždę, turinčią tik ilgą Gaia katalogo numerį, o reiškinys buvo matomas iš Pietų Afrikos. Prieš pagrindinę okultaciją pastebėti trys žvaigždės priblėsimai, po jos – dar du. Papildomų medžiagos sankaupų nuotoliai nuo Cheirono yra apie 250-400 kilometrų. Tokie atstumai sutampa su 2011 metų okultacijos duomenyse identifikuotų žiedų geometrija, tačiau gerokai skiriasi nustatytas medžiagos tankis: 2018 metais jie uždengė 16-31% žvaigždės šviesos, 2011-aisiais – apie dvigubai daugiau. Be to, 2011 metais tiek prieš asteroidą, tiek už jo buvo matoma po du telkinius, kurių atstumai nuo asteroido į abi puses vienodi – to ir tikėtumėmės iš dviejų žiedų, supančių asteroidą. 2018 metų okultacijoje atsirado papildoma sankaupa prieš asteroidą, o ir atstumai nuo asteroido tapo šiek tiek skirtingi. Pernai Cheironas okultavo dar vieną žvaigždę, o neseniai paskelbti šio įvykio duomenys irgi rodo aplinkinių medžiagos sankaupų kitimą per dešimtmetį. Kartu paėmus visi trys duomenų rinkiniai nebeatitinka žiedų interpretacijos. Greičiausiai Cheironą supa dulkių sankaupos, kurios palyginus greitai keičiasi. Toks scenarijus ir apskritai labiau tikėtinas, nei žiedai, mat tokiam mažam kūnui – Cheirono spindulys vos viršija 100 kilometrų – išlaikyti žiedus stabiliose kelių šimtų kilometrų spindulio orbitose tiesiog nepakanka gravitacijos. Tyrimo rezultatai publikuojami The Planetary Science Journal (2018 metų okultacija) ir Astronomy & Astrophysics (2022 metų).

***

Eridę dengia takus ledas. Eridė yra nykštukinė Saulės sistemos planeta, aptikta 2005 metais. Jos spindulys truputį mažesnis, nei Plutono, o masė – didesnė; jos atradimas paskatino naujo planetų apibrėžimo suformulavimą ir Plutono reklasifikavimą į nykštukinę planetą. Eridė turi palydovą Disnomiją; jau kurį laiką žinome, kad šie kūnai visą laiką atsukę vienas kitam tą pačią pusę, panašiai kaip Plutonas su Charonu ir kaip Mėnulis atsukęs tą pačią pusę į Žemę. Tokia konfigūracija vadinama potvyniniu surakinimu; jos egzistavimas leidžia įvertinti surakintų kūnų vidinę struktūrą. Dabar, remdamiesi tokiais vertinimais, mokslininkai pateikė netikėtą išvadą: Eridė yra gana „minkšta“, o jos paviršių turėtų dengti takus ledas. Potvyninis surakinimas nutinka, nes du kūnai vienas kitą traukdami deformuoja, o deformacija stabdo jų sukimąsi. Priklausomai nuo kūno atsparumo deformacijai bei masės, surakinimui reikia ilgesnio ar trumpesnio laiko. Štai Žemė, būdama masyvesnė už Mėnulį, dar nėra prie jo prirakinta, o Mėnulis prie Žemės prirakintas jau kelis milijardus metų. Neseniai pirmą kartą pavyko įvertinti galimą Disnomijos masę, kuri pasirodė esanti bent 130 kartų mažesnė, nei Eridės. Naujojo tyrimo autoriai apskaičiavo, kokie Eridės parametrai leistų jai prisirakinti prie tokio mažo palydovo. Paaiškėjo, kad Eridė turi būti netikėtai „minkšta“, t.y. neatspari deformacijoms. Viena galimybė, kaip ji galėtų būti pakankamai minkšta, būtų išsidalinimas į uolinį branduolį ir ledinę plutą. Pluta, sudaryta ne tik iš vandens, bet ir, pavyzdžiui, amoniako ledo, turėtų būti tokia minkšta, kad ledas nuolat judėtų kaip tirštas skystis. Eridės gelmių radioaktyvi šiluma šildo plutos apačią, ji plečiasi ir kyla į viršų, taip per milijonus metų ištrindama visus kraterius ar kitus paviršiaus netolygumus. Nors nufotografuoti Eridės paviršių, kad matytume jo struktūras, kol kas šansų nėra, tyrimo autoriai tikisi, kad artimiausiais metais pavyks patikslinti nykštukinės planetos formą okultacijos (žvaigždės uždengimo) metu. Jei Eridė tikrai minkšta, jos forma turėtų būti praktiškai idealiai sferinė; bet kokie nuokrypiai nuo to prieštarautų naujiesiems rezultatams. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Azotą mums atnešė mikrometeoritai. Žemėje azoto yra gana daug – tiek atmosferoje, tiek plutoje ar vandenynuose. Jis būtinas visai gyvybei, jo junginiai buvo būtini ir gyvybės atsiradimui. Tačiau tuo metu, kai Žemė tik formavosi, taip arti Saulės azotas ir dauguma paprastų jo junginių, tokių kaip amoniakas, buvo garų būsenoje ir prie besiformuojančių planetų prisijungti negalėjo. Taigi azotą į Žemę atnešė kažkas iš išorinių sistemos dalių. Gali būti, jog tai buvo mikrometeoritai – įvairių tolimų asteroidų ir kometų nuolaužos. Tokią išvadą mokslininkai padarė išnagrinėję asteroido Ryugu mėginius, kuriuos į Žemę pargabeno Japonijos misija Hayabusa2. Mineralo magnetito paviršiuje jie aptiko geležies nitrido sluoksnį. Magnetitas susideda iš geležies ir deguonies atomų. Asteroido paviršiuje esantis mineralas, veikiamas Saulės vėjo, po truputį netenka deguonies, tad magnetito paviršius pasidengia grynos geležies sluoksniu. Nitridu ši geležis virsti gali, jei prie jos atsiranda daug azoto. Taip galėjo nutikti, jei į Ryugu paviršių nuolat pataikydavo mikrometeoritai, turintys santykinai daug azoto junginių, tokių kaip amoniakas ir jo druskos. Ryugu didžiąją dalį gyvenimo praleido vidinėje Saulės sistemos dalyje, taigi ir azoto gausių mikrometeoritų smūgiai įvyko čia. Vadinasi, galime daryti išvadą, jog centrinėje Saulės sistemos dalyje yra gana daug mažų akmenukų su dideliu azoto junginių kiekiu. Jie galėjo atnešti reikšmingą azoto kiekį ir į Žemę. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Aminorūgščių formavimasis tarpžvaigždiniame lede. Gyvybė Žemėje užsimezgė sąveikaujant vis sudėtingesnėms molekulėms. Jų pirmtakai greičiausiai Žemę pasiekė iš kosmoso, bet vis dar nežinia, kaip ir kur tiksliai jie formavosi. Dabar mokslininkai pademonstravo, jog vienas iš pirmtakų, karbaminė rūgštis, gali susidaryti net šaltame tarpžvaigždiniame lede. Rezultatas gautas laboratoriniais eksperimentais – tarpžvaigždinės terpės chemija yra viena tų retų sričių, kur ir astronomams yra kas veikti laboratorijose. Paėmę tarpžvaigždinio ledo dirbtinius analogus, sudarytus iš anglies dvideginio ir amoniako, tyrėjai juos po truputį šildė ir atidžiai stebėjo, kokios reakcijos ten vyksta. Pasiekus 39 kelvinus, ėmė formuotis druska amonio karbamatas, o 62 kelvinų pakako ir karbaminei rūgščiai. Temperatūrai kylant toliau, rūgšties molekulės susiporavo ir suformavo dimerus. Šie išliko stabilūs net iki 290 kelvinų temperatūros. Tiek sušyla medžiaga protoplanetiniuose diskuose, tiksliau tose jų dalyse, kur formuojasi uolinės planetos. Taigi karbaminė rūgštis – daugelio kitų aminorūgščių pirmtakė – gali formuotis ypatingai šaltoje aplinkoje, o išlieka ir gerokai šiltesnėje. Tarpžvaigždinis ledas gali funkcionuoti kaip gausus aminorūgščių rezervuaras jaunoms planetoms. Tyrimo rezultatai publikuojami ACS Central Science.

***

Ar šiandieninės technologijos pakankamos, kad galėtume išsiųsti žmonių misiją į Kentauro Alfą. Ir ne šiaip misiją, o įkurti ten koloniją? Klausimą nagrinėja John Michael Godier:

***

Per didelė planeta. Planetos formuojasi protoplanetiniuose diskuose, kurie sudaryti iš dujų ir dulkių. Tipinė disko masė siekia apie šimtadalį žvaigždės masės, taigi kuo mažesnė žvaigždė, tuo mažesnės turėtų būti ir planetos. Iš tiesų, mažėjant žvaigždės masei, santykis turėtų tapti dar mažesnis, nes prie mažų žvaigždžių planetos formuojasi ne taip efektyviai. Bent jau taip buvo manoma iki šiol. Dabar atrasta beveik Neptūno masės planeta prie labai mažos žvaigždės verčia suabejoti tokiu paprastu scenarijumi. Žviagždė LHS 3154 už Saulę mažesnė devynis kartus. Tai ne pati mažiausia žinoma žvaigždė, bet viena iš tokių; ši kategorija vadinama ultra-šaltomis nykštukėmis. Jos planeta, LHS 3154b, yra bent 13,2 karto masyvesnė už Žemę, o vieną ratą aplink žvaigždę apsuka per 3,7 paros. Tai masyviausia planeta, aptikta prie ultra-šaltos nykštukės. Planetos masė ir spindulys rodo, kad sandara ji turbūt panaši į Neptūną. Nors planetos ir žvaigždės masių santykis – bent 1:2800 – šiek tiek mažesnis, nei Jupiterio ir Saulės – apie 1:1000 – LHS 3154b egzistavimas yra sunkiai paaiškinamas. Jupiteris susideda daugiausiai iš vandenilio ir helio, kurių protoplanetiniame diske buvo gausu. Tuo tarpu mažesnė planeta, tokia kaip LHS 3154b, turi daug sunkesnių elementų, galimai ir masyvų kietą branduolį, kuriems susidaryti reikėjo daug dulkių. Tyrėjai išnagrinėjo galimą planetos formavimąsi skaitmeniniais modeliais ir nustatė, kad jai atsirasti reikėjo bent dešimt kartų masyvesnio protoplanetinio disko, nei būtų įprasta prie tokios masės žvaigždės. Greičiausiai įmanomi ir kitokie planetos egzistavimo paaiškinimai – pavyzdžiui, migracija iš kitos žvaigždės planetinės sistemos – bet kol kas LHS 3154b kilmė lieka paslaptinga. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Šešių rezonuojančių subneptūnų sistema. Egzoplanetų atradimai šiais laikais yra visiška kasdienybė, tačiau kartais pasitaiko ir netikėtumų. Štai dabar paskelbta apie sistemą, sudarytą iš šešių planetų, kurių spinduliai ir masės šiek tiek mažesni už Neptūno, o orbitos sukibusios į rezonantinę grandinę. Orbitiniu rezonansu vadinama konfigūracija, kai dviejų kūnų orbitų periodų santykis atitinka nedidelių sveikųjų skaičių santykį, pavyzdžiui 3:2 ar 4:3. Rezonantinė grandinė – keleto iš eilės einančių tarpusavyje rezonuojančių orbitų grupė. TESS egzoplanetų paieškų palydovas aptiko kelis žvaigždės HD 110067 pritemimus, iš kurių tyrimo autoriai identifikavo dvi planetas. Likę pritemimai neatitiko tų planetų orbitų, tačiau galėjo būti kitų planetų signalai, nepakankami identifikavimui. Atlikę papildomus stebėjimus egzoplanetų charakterizavimo zondu CHEOPS, jie aptiko papildomų tranzitų, kurie parodė trečios planetos egzistavimą. Pastebėję, kad gretimų planetų periodų santykiai yra beveik tiksliai 3:2, tyrėjai ėmėsi detalesnės likusių tranzitų analizės. Padarę prielaidą, kad ir likusios planetos yra rezonuojančiose orbitose, jie nustatė galimus orbitų periodus, kurie duotų tranzitus tada, kai jie iš tiesų buvo stebimi. Vėliau, žinodami, kada turėtų įvykti sekantys tranzitai, jie ieškojo jų „žaliuose“ TESS duomenyse, kuriuos automatiniai algoritmai atmetė kaip nepakankamos kokybės. Ir rado: dar tris planetas, kurių periodai su gretimomis sutinka kaip 3:2, 4:3 ir 4:3. Taigi HD 110067 turi šešių planetų grandinę. Visų planetų spinduliai siekia 2-3 Žemės spindulius, kaip tik tarp Žemės ir Neptūno verčių. Trijų planetų masės yra tarp penkių ir 8,5 Žemės masių, dar trijų gautos tik viršutinės ribos, nuo keturių iki 8,5 Žemės masių. Žinodami masę ir spindulį, mokslininkai galėjo apskaičiuoti ir planetų tankį, kuris pasirodė esąs gerokai mažesnis, nei Žemės. Tai reiškia, kad planetos turi storas atmosferas, sudarytas iš vandenilio, helio irba vandens garų; vandenynų jose būti negali, nes planetų vidutinė temperatūra yra 170 Celsijaus laipsnių ir aukštesnė. Ši sistema labai įdomi, siekiant suprasti uolinių ir dujinių planetų formavimąsi. Planetos, tarpinės tarp Žemės ir Neptūno, Paukščių Take labai dažnos, tačiau Saulės sistemoje tokių neturime, taigi negalime jų nagrinėti detaliai. Todėl nežinome, kokios priežastys lemia planetos savybes, kurioms esant ji tampa uoline arba išlaiko storą atmosferą ir pavirsta dujine/ledine milžine. Bandymus atsakyti į šį klausimą apsunkina planetų migracija – reikšmingas orbitos spindulio kitimas jau po susiformavimo. Rezonantinės grandinės egzistavimas rodo, kad HD 110067 planetos po susiformavimo niekur toli nemigravo, mat migracija būtų sunaikinusi rezonansus. Taigi ši sistema daugmaž išlaikė pirmykštę savo konfigūraciją, o tai leis daug geriau apibrėžti sąlygas, kurioms esant planetos išauga uolinės arba dujinės. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Dujos grįžta į galaktiką. Dujų judėjimas galaktikose sudaro didžiulį ir ilgalaikį ciklą, kurį galima palyginti su vandens apytakos ratu Žemėje. Dujų srautai iš tarpgalaktinės erdvės krenta į galaktiką, ten formuoja žvaigždes, o dalis įvairiausiais keliais atsiduria prie pat centro. Aplink juodąją skylę išauga diskas ir ima ją maitinti bei ryškiai spinduliuoti. Spinduliuotė ir susiję procesai, tokie kaip čiurkšlės, suteikia daug energijos aplinkinėms dujoms – tiek prie pat juodosios skylės, tiek visos galaktikos ar net tarpgalaktiniu mastu. Dujos įkaista ir išlekia lauk, kartais net visiškai palieka galaktiką, bet vėliau atvėsta ir gali kristi atgal centro link. Tokį vaizdą rodo skaitmeniniai modeliai, taip pat daugybėje galaktikų stebimos realios dujų tėkmės, atitinkančios įvairius rato elementus. Bet vieną jų pavyko aptikti tik dabar: pirmą kartą užfiksuotos į galaktiką krentančios dujos, kurios beveik neabejotinai buvo iš jos išstumtos aktyvaus branduolio – supermasyvią juodąją skylę supančio ryškiai spinduliuojančių dujų disko – dėka. NGC 1275 yra viena detaliausiai ištirtų aplinkinių aktyvių galaktikų. Ne vieną dešimtmetį žinome apie čiurkšlę, kuri iš juodosios skylės prieigų veržiasi į tarpgalaktinę erdvę. Į ją buvo nukreiptas ir ALMA submilimetrinių bangų teleskopų masyvas, bet ankstesnei duomenų analizei koją kišo triukšmas. Naujojo tyrimo autoriai panaudojo naują metodą, kuris leido išvalyti duomenis ir pamatyti daug ryškesnį galaktikos vaizdą. Jame išryškėjo kiloparsekų mastelio šaltų dujų siūlai. Jie matomi aplink čiurkšlę, taigi aiškiai susidaro iš čiurkšlės paveiktų dujų: didelis energijos indėlis paskatina maišymąsi, vėsimą ir tankių telkinių formavimąsi. Išmatuotas ir siūlų greitis – jie praktiškai laisvai krenta galaktikos centro link ir maitina 100 parsekų mastelio aplinkbranduolinį dujų žiedą. Kitų galaktikų stebėjimai rodo, kad dujos iš tokių žiedų sėkmingai maitina supermasyvias juodąsias skyles. Šis atradimas tam tikra prasme uždaro dujų apytakos ratą – dabar turime realių duomenų apie kiekvieną jo etapą. Taip galėsime dar geriau patikrinti modelius ir suprasti dujų judėjimą didžiausiais masteliais galaktikose. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Supertuštuma išsprendžia kosmologinius neatitikimus. Visata plečiasi – kuo toliau nuo mūsų yra galaktika, tuo greičiau ir tolsta. Santykis tarp greičio ir atstumo vadinamas Hablo parametru. Jo vertė siekia maždaug 70 km/s vienam megaparsekui, tačiau bandymai išmatuoti tiksliau atvedė prie problemos, vadinamos „Hablo įtampa“, o kartais netgi krikštijamos kosmologine krize. Skaičiavimai, paremti kosminės foninės spinduliuotės – galima sakyti, pirmųjų Visatos akimirkų – matavimais, duoda apie 10% mažesnę vertę, nei paremti supernovų sprogimų aplinkinėse galaktikose stebėjimais. Per pastaruosius keletą metų, kai neatitikimas išryškėjo, pasiūlyta ne viena dešimtis galimų paaiškinimų ar sprendimų, bet kol kas nei vienas nėra visuotinai priimtas. Vienas įdomesnių pasiūlymų – mes gyvename milžiniškos kosminės tuštumos centre. Tuštuma nėra visiškai tuščia, čia tiesiog materijos tankis yra apie 20% mažesnis, nei vidutiniškai Visatoje. Tokiu atveju aplinkinės tankesnės medžiagos gravitacija tempia medžiagą iš mūsų aplinkos lauk, todėl stebėdami aplinkines galaktikas matome greitesnį plėtimąsi, nei yra iš tiesų. Įdomu, kad daugybės galaktikų padėčių matavimai rodo, jog aplink mus tikrai yra maždaug 300 megaparsekų spindulio mažesnio tankio sritis, vadinama Keenano-Bargerio-Cowie`io (KBC) supertuštuma. Naujame tyrime parodoma, jog KBC tuštuma išsprendžia ne tik Hablo įtampą, bet ir kitą, vadinamąją didelio masto tėkmės problemą. Be bendro Visatos plėtimosi, kiekviena galaktika juda ir aplinkinės erdvės atžvilgiu. Matuodami vidutinį galaktikų greitį skirtingais masteliais, galime įvertinti ir šio didelio masto judėjimo greitį, atskyrę jį nuo Visatos plėtimosi. Standartinis kosmologinis modelis prognozuoja, kad kuo didesniame tūryje vidurkiname galaktikų greičius, tuo mažesnį greitį turėtume gauti. Bet stebėjimai rodo priešingai – bent iki 250 megaparsekų mastelio greičiai tik auga. Naujojo tyrimo autoriai apskaičiavo, kaip turėtų judėti galaktikos supertuštumoje. Paaiškėjo, kad jų tipiniai greičiai tikrai auga, matuojant didesniais masteliais, tačiau tik iki pasiekiant tuštumos kraštą. Šis rezultatas kartu su stebimais masteliais rodo, kad mes gyvename ne toliau nei 50 megaparsekų nuo supertuštumos centro. Tai maždaug trigubai daugiau, nei atstumas iki Mergelės galaktikų spiečiaus, ir 70 kartų daugiau, nei skiria mus nuo Andromedos galaktikos. Apskritai KBC tuštumos egzistavimas yra netikėtas rezultatas, kurio standartinis kosminių struktūrų augimo modelis paaiškinti negali. Tyrimo autorių teigimu, tikėtiniausias paaiškinimas yra toks, kad struktūros Visatoje formavosi šiek tiek sparčiau, nei pagal standartinį modelį, todėl iki šių dienų užaugo šiek tiek didesnės, didesni yra ir tarpai tarp jų. Ar tai reiškia, kad kosmologinio modelio problemų sprendimui reikės jį radikaliai pakeisti? Nebūtinai, bet tokios galimybės kol kas atmesti tikrai negalima. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

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

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.