Kąsnelis Visatos DCXXXII: Virimas ir garavimas

Verdantį ir garuojantį vandenį esame matę visi. Bet šie reiškiniai vyksta toli gražu ne tik vandenyje: pavyzdžiui, protoplanetiniai diskai irgi išgaruoja. Stiprėjanti žvaigždės spinduliuotė jų daleles išmeta tolyn į tarpžvaigždinę erdvę, o dabar pirmą kartą šis procesas užfiksuotas realybėje, ne tik modeliuose. Virti gali ir žvaigždės; net ir Saulės paviršius nuolat kunkuliuoja plazmos burbulais. Tuo tarpu Betelgeizės burbulai gali būti tokie didžiuliai, kad jų judėjimas suklaidina mus ir sudaro įspūdį, jog žvaigždė sukasi. Dar į vandenį šiek tiek panašios yra baltosios nykštukės: kai kuriais atvejais jose besiformuojantys kristalai yra lengvesni už skystą medžiagą ir kyla aukštyn, formuodami plutą. Kitose naujienose – svyruojanti sraujymė Jupiteryje, galaktikų susiliejimų ir aktyvumo ryšys ir azotas seniausioje galaktikoje. Gero skaitymo!

***

Regolito audrų pavojus. Leisdamasis Mėnulio paviršiuje, bet koks erdvėlaivis sukelia regolito debesį. Reaktyvinio variklio išmetama medžiaga nupučia paviršines dulkes, o beorėje erdvėje jos gali pasiekti net dviejų kilometrų per sekundę greitį. Regolitą sudarančios dulkelės yra dešimčių ar šimtų mikrometrų dydžio, aštrios ir įsielektrinusios, dėl to labai kibios ir gali sukelti tiek įrangos gedimų, tiek sveikatos problemų. Su jomis susidūrė Apollo misijų astronautai – prikibusios prie skafandrų, dalelės patekdavo į įgulos modulį, kur pasklisdavo ore, būdavo įkvėpiamos, dirgindavo tiek kvėpavimo takus, tiek akis. Artemis programos misijoms regolitas bus dar pavojingesnis, nes jų metu ketinama įrengti nuolatinę bazę arti Mėnulio pietų ašigalio. Taigi visi erdvėlaiviai leisis daugmaž ten pat, netoli nusileidimo vietos bus pastatų, galimai ir Saulės baterijų. Natūralu, kad mokslininkai nori kuo daugiau išsiaiškinti apie regolito debesų savybes, kad galėtų sukurti tinkamas apsaugos technologijos. Vienas iš pasiūlymų yra aplink nusileidimo aikšteles įrengti pylimus, tarsi kraterio sienas, kurios sulaikytų regolitą. Jis remiasi pastebėjimais ir ligšiolinių modelių rezultatais, kad regolitas pagrinde išstumiamas į šalis, ne didesniu nei trijų laipsnių kampu nuo paviršiaus. Bet dabar mokslininkai sumodeliavo, kas nutinka susiduriant regolito dalelėms, ir nustatė, jog dalelės gali skrieti ir daug didesniu kampu. Ankstesni modeliai regolito granules laikė kietomis sferomis, kurios susidurdamos tik atsimuša viena į kitą be deformacijos. Naujajame darbe granulės traktuojamos kaip minkštos sferos, kurios gali deformuotis. Deformacija sukuria papildomas jėgas, kurios gali pakreipti dalelių trajektorijas ir suteikti joms papildomą greitį. Gauti rezultatai rodo, kad didelės – virš šimto mikrometrų skersmens – dulkės gali pakilti aukštai ir nulėkti į šalis, ypač tamprių susidūrimų metu. Visgi tokiomis sąlygomis didžioji regolito dalis nulekia labai arti paviršiaus. Jei susidūrimai netamprūs, dalelės sulėtėja, tačiau jų judėjimo kryptys tampa daug įvairesnės. Galima daryti išvadą, kad vien pylimų aplink nusileidimo aikšteles apsisaugojimui nuo regolito debesų nepakaks. Laimei, šiuo metu vystomos ir kitokios technologijos problemai spręsti, pavyzdžiui nusileidimo aikštelių gamyba įpurškiant į regolitą aliuminio dalelių iš to paties variklio; išsilydžiusios dalelės greitai sustingtų ir suformuotų bent laikiną kietą nusileidimui tinkamą paviršių. Tyrimo rezultatai publikuojami Acta Astronautica.

***

Gili svyruojanti sraujymė Jupiteryje. Jupiteris turi stiprų magnetinį lauką, kuris neabejotinai sąveikauja su medžiaga planetos gelmėse. Nuo 2016 metų Jupiterio magnetinį lauką tyrinėja NASA zondas Juno, o dabar jo duomenys padėjo aptikti dujų sraujymę, kuri juosia planetos pusiaują. Sraujymę – čiurkšlinę srovę – tyrėjai aptiko nagrinėdami zoną ties planetos pusiauju, kur magnetinis laukas silpnesnis už vidutinį. Ji stipriausia maždaug ties 90% planetos spindulio, kitaip tariant, maždaug septynių tūkstančių kilometrų gylyje. Apie sraujymės egzistavimą užuominų buvo ir seniau – ji gerai paaiškina lėtą Jupiterio magnetinio lauko kitimą. Nauji rezultatai nustebino: nagrinėjamame regione medžiagos greitis pastebimai keitėsi vos per keletą mėnesių, o pastebėti bangų raibuliai leidžia spręsti, kad visa sraujymė svyruoja vos ketverių metų periodu. Svyravimus gali sukelti du reiškiniai: bendras gilių Jupiterio sluoksnių svyravimas aplink sukimosi ašį arba paties magnetinio lauko sukeltos bangos. Sraujymės ir panašių reiškinių Jupiteryje tyrimai atskleidžia, kaip planetose formuojasi magnetinis laukas. Tai padės geriau suprasti ir Žemės magnetinio lauko prigimtį bei tikėtiną kitimą laikui bėgant, taigi ir apsisaugoti nuo magnetinių pavojų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Europoje deguonies greičiausiai nedaug. Jupiterio palydovas Europa po stora ledo pluta turi vandenyną, kuriame vyksta įdomios cheminės reakcijos ir gal net gali egzistuoti gyvybė. Viena iš medžiagų, naudingų gyvybei, yra deguonis – tai labai reaktyvi molekulė, galinti suteikti energijos įvairiems gyviems organizmams. Pagrindinis deguonies šaltinis Europoje yra vandens ledo skilimas, kai į palydovo paviršių pataiko energingos dalelės iš Jupiterio magnetosferos arba Saulės ultravioletiniai fotonai. Iki šiol deguonies gamybos spartos vertinimai rėmėsi deguonies atomų spinduliuotės aptikimu iš Žemės ir buvo labai nepatikimi – rezultatai svyravo nuo penkių iki 1100 kilogramų deguonies molekulių per sekundę per visą Europos paviršių. Dabar mokslininkai gavo daug tikslesnius duomenis, kurie rodo, kad deguonies Europoje gaminama nedaug. Duomenys surinkti 2022 metų rugsėjo pabaigoje, kai Juno zondas praskrido vos 353 km aukštyje virš Europos paviršiaus. Jo detektoriai užfiksavo jonizuotas vandenilio ir deguonies molekules, kurios susidaro disocijuojant vandeniui. Deguonies molekulių srautas leido apskaičiuoti, kiek to deguonies susidaro per visą Europos paviršių. Gautas rezultatas – vos 6-18 kilogramų per sekundę, taigi beveik lygus žemiausiems ligšioliniams vertinimams. Dalis deguonies pabėga į kosmosą, taigi gilyn į Europos vandenyną prasiskverbia dar mažiau. Žinoti šį skaičių svarbu, siekiant sumodeliuoti tikėtiną Europos popaviršinio vandenyno cheminių reakcijų tinklą. Dar vienas įdomus rezultatas susijęs su vandenilio molekulėmis. Seniau buvo manoma, kad jos turėtų judėti lėtai, o tipinis greitis – atitikti Europos paviršiaus temperatūrą. Tokiu atveju jos ilgokai išliktų prie palydovo paviršiaus. Naujieji duomenys parodė ką kita: pagrindinė vandenilio molekulių dalis tolsta nuo Europos, o užsiliekančių molekulių tėra nedaug. Bendras vandens ledo kiekis, sunaikinamas reakcijų metu, siekia 6-20 kg/s, tai atitinka maždaug pusantro centimetro Europos paviršiaus ledo išnykimą per milijoną metų. Tai reiškia, kad Europos paviršiaus struktūros nuolat nyksta vien dėl bombardavimo iš Jupiterio, jau nekalbant apie meteoritų smūgius. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Vandenyno temperatūrą išduoda ledo storis. Kokia temperatūra Encelado vandenyne? Šis Saturno palydovas padengtas ledo pluta, bet po ja tikrai yra skysto vandens. Deja, kol kas nežinome, koks ten, gelmėse, slėgis. Nuo jo priklauso, kokioje temperatūroje vanduo stingsta į ledą, taigi nežinome ir šio parametro vertės. Patikimiausias būdas ją nustatyti būtų įmerkti į vandenį zondą, bet tą padaryti kol kas toli gražu ne mūsų jėgoms: prasigręžti pro dešimčių kilometrų ledo plutą nemokame. Laimei, galimi ir kitokie metodai: štai dabar aprašytas ryšys tarp vandens temperatūros plutos apačioje ir pačios ledo plutos storio. Didesniame gylyje, kur vandens stingimo temperatūra žemesnė, vandens srovės gali ištirpdyti ledą; taip atsiranda gėlo vandens, kuris lengvesnis už druskingą, kyla aukštyn, pasiekia aukštesnės stingimo temperatūros zoną ir sustingsta vėl. Šis procesas vadinamas „ledo pumpavimu“. Prieš keletą metų jis tiesiogiai užfiksuotas po ledo šelfais prie Antarktidos krantų. Naujojo tyrimo autoriai apskaičiavo, kaip toks reiškinys galėtų vykti kitokiomis sąlygomis, nei Žemėje – pavyzdžiui Encelade ar Jupiterio palydove Europoje. Dauguma nagrinėtų parametrų – gravitacinio lauko, vandens sūrumo, slėgio – kombinacijų sudaro tinkamas sąlygas ledo pumpavimui. Pumpavimo stiprumas priklauso nuo ledo plutos storio bei jo skirtumų. Pavyzdžiui, Encelade, kur ties pietų ašigaliu plutos storis siekia keletą kilometrų, o ties pusiauju – apie 25, temperatūros skirtumas plutos apačioje tėra apie 0,2 laipsnio. Tačiau Europoje, kur gravitacija daug stipresnė, ir visi skirtumai turėtų būti gerokai didesni. Encelado plutos storį žinome gana gerai, nes jį daug fotografavo ir kitaip analizavo zondas Cassini. Tuo tarpu Europos plutos storio kol kas nežinome, bet jau šiemet palydovo link išskris NASA zondas Europa Clipper, kuris turėtų tokių žinių suteikti. Naudodami šį modelį, galėsime bent jau netiesiogiai įvertinti temperatūrą ir slėgį palydovų vandenynuose, o tai labai svarbu siekiant nustatyti, kokios cheminės reakcijos ten vyksta ir ar yra pakankamai energijos gyvybei egzistuoti. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research: Planets.

***

Kuiperio žiedo objektų formavimasis. Kuiperio žiedas yra regionas Saulės sistemos pakraštyje, kuriame skrieja daugybė nuolaužų, likusių po planetų formavimosi. Dalis jų ir susiformavo tame regione, kur dabar yra, o dalis atmigravo iš artimesnių Saulei vietų, nustumti Neptūno gravitacijos, kai ši planeta pati tolo nuo žvaigždės. Dabar, remdamiesi James Webb teleskopu atliktais stebėjimais, mokslininkai pradeda nustatyti Kuiperio žiedo objektų formavimosi istorijas. Stebėjimams pasirinktas dvinaris asteroidas Mors-Somnus bei vienuolika kitų objektų, kurių penki priklauso „šaltajam klasikiniam“ Kuiperio žiedui, o kiti šeši yra plutinai. Taip vadinami objektai, kurių orbitos labai panašios į Plutono ir yra pusantro karto ilgesnės, nei Neptūno. Mors-Somnus, sprendžiant iš orbitos, irgi yra plutinas. Bet štai objektų spektrai rodo ką kita: tiek Mors-Somnus, tiek šaltojo klasikinio žiedo objektų spektrai pasirodė esą labai panašūs, o kitų plutinų – labai skirtingi. Skirtingi spektrai žymi skirtingą paviršiaus mineralinę sudėtį, o ši atspindi formavimosi regioną. Taigi Mors-Somnus, nors ir būdamas plutinas, greičiausiai susiformavo netoli šiandieninio Kuiperio žiedo ribos. Neptūno migracija jo orbitą paveikė nedaug ir negalėjo stumti jo labai greitai – priešingu atveju dvinarė sistema būtų iširusi. Šie rezultatai apriboja galimą Neptūno migracijos istoriją, o gausesni duomenys, kuriuos tyrėjai tikisi surinkti artimiausiu metu, padės ją nustatyti dar geriau. Taip galėsime suprasti tiek Saulės sistemos formavimosi detales, tiek ir kitų planetinių sistemų stebėjimus bei evoliuciją. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.

***

Protoplanetinių diskų įvairovė. Šaltinis: ESO/C. Ginski, A. Garufi, P.-G. Valegård et al.

Planetos formuojasi diskuose aplink jaunas žvaigždes. Diskai yra daugmaž paplokščios dujų ir dulkių struktūros. Tačiau jų formos iš tiesų gali būti labai įvairios, kaip matome šioje nuotraukoje. Jos priklauso nuo planetų skaičiaus ir masės, prasilenkimų su aplinkinėmis žvaigždėmis bei žvaigždės amžiaus. Čia pavaizduoti dešimt diskų iš trijų palyginus artimų žvaigždėdaros regionų – Oriono, Tauro bei Chameleono I.

***

Garuojantis protoplanetinis diskas. Chameleono T yra labai jauna žvaigždė. Jos amžius siekia tik 12,7 milijono metų; palyginimui Saulė gyvena daugiau nei puspenkto milijardo, o Chameleono T yra mažesnė, taigi gyvens dar daug ilgiau. 12,7 milijono metų yra maždaug tas laikas, kai daugelis žvaigždžių suardo savo protoplanetinius diskus. Iki šiol apie šį procesą žinojome tik iš skaitmeninių modelių ir statistinės analizės: matydami vienas žvaigždes su diskais, o kitas – jau be jų, galėjome susidaryti vaizdą, kada ir kaip greitai procesas vyksta. Chameleono T protoplanetiniame diske matomas platus regionas be dulkių – sprendžiant pagal modelius, tai vienas iš požymių, kad diskas garuoja. O dabar gauti tiesioginiai garavimo įrodymai. Nukreipę į Chameleono T James Webb kosminį teleskopą, astronomai išmatuotame spektre aptiko dviejų neono ir dviejų argono jonų pėdsakus. Dvigubai jonizuotas argonas protoplanetiniame diske apskritai aptiktas pirmą kartą. Detali spinduliuotės erdvinio pasiskirstymo analizė parodė, kad nuo disko pučia vėjas, matomas jonizuoto neono spinduliuose. Skirtingų jonų gausos vertinimas pagal spektro linijų intensyvumą padėjo nustatyti, kokie procesai pagrinde suteikia energiją pabėgančioms dujoms. Panašu, kad vidinėje disko dalyje vėją sukelia magnetinis laukas, o tolstant pagrindiniu energijos šaltiniu tampa energingi fotonai, sklindantys iš pačios žvaigždės. Šie rezultatai padės geriau suprasti, kaip vystosi ir nyksta protoplanetiniai diskai, o tai, savo ruožtu, padės patikslinti ir Saulės sistemos formavimosi istoriją. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Betelgeizė galimai nesisuka. Betelgeizė – viena didžiausių žvaigždžių Paukščių Take ir viena ryškiausių mūsų nakties danguje – ilgą laiką kausto astronomų dėmesį. Ypatingai daug kalbų ir tyrimų sulaukė stiprus trumpalaikis jos šviesio sumažėjimas 2019 metais. Tarp šių tyrimų buvo ir labai detalūs žvaigždės disko stebėjimai, siekiant nustatyti, kaip greitai ji sukasi. Pastebėję, kad viena disko pusė atrodo mėlynesnė, o kita – raudonesnė, tyrėjai tada apskaičiavo, kad žvaigždės paviršius juda maždaug 5 km/s greičiu. Tai net šimtą kartų daugiau, nei turėtų judėti žvaigždė, išsipūtusi į raudonąją milžinę. Tada padaryta išvada, jog žvaigždė galbūt palyginus neseniai prarijo dvinarę kompanionę. Bet naujame darbe keliamas klausimas, ar tikrai pastebėtas žvaigždės disko netolygumas atsirado dėl sukimosi. Tyrėjai sumodeliavo procesus, kurie turėtų vykti žvaigždės paviršiuje. Betelgeizė, kaip ir kitos raudonosios milžinės, pasižymi stipria konvekcija: karšta plazma kyla iš gelmių didžiuliais burbulais, o atvėsusi grimzta gilyn. Burbulų skersmuo gali prilygti Žemės orbitai, o judėjimo greitis siekti net 30 km/s. Stebint žvaigždę net ir geriausiais šiandieniniais teleskopais, jos disko vaizdas matomas labai neryškus, tad atskirų burbulų įžiūrėti neįmanoma. Tačiau jų greičius išmatuoti pavyksta, todėl gali pasirodyti, kad žvaigždė sukasi. Neturint ilgalaikių stebėjimų, tokios klaidos tikimybė labai didelė – tyrėjų teigimu, stacionarią burbuliuojančią žvaigždę palaikyti besisukančia galima net 90% atsitiktinai paimtų momentų. Naujas Betelgeizės stebėjimas turėtų atsakyti į klausimą, ar žvaigždė sukasi: jei apskaičiuotas sukimosi greitis arba ašies kryptis labai skirsis nuo ankstesnio, tai reikš, kad matome konvekcijos požymius. Žinoti, kaip greitai Betelgeizė sukasi ir burbuliuoja, labai svarbu, norint suprasti jos evoliuciją iki šių dienų ir prognozuoti ją ateityje, bei siekiant geriau pažinti ir kitų žvaigždžių gyvenimo pabaigos stadijas. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Baltosios nykštukės primena vandenį. Kai žiemą atšala, upių ir ežerų paviršių padengia ledas. Bet tik paviršių – ledo tankis mažesnis nei vandens, todėl besiformuojantys kristalai kyla aukštyn ir apsaugo gilesnius sluoksnius nuo šalčio. Ši vandens savybė – neįprasta, mat didžioji dauguma skysčių kietėdami sutankėja, taigi, pavyzdžiui, metano ežeras užšaltų visas, pradėdamas nuo apačios. Ilgą laiką buvo manoma, kad taip pat turėtų kristalizuotis ir baltosios nykštukės. Šios žvaigždžių liekanos vėsdamos pavirsta anglies kristalais, bet neseniai pastebėta, kad kai kurių iš jų vėsimas, panašu, sustoja milijardams metų, tarsi jose būtų kažkoks energijos šaltinis. Dabar mokslininkai nustatė, kas joms suteikia energijos: susidarančių lengvų kristalų kilimas paviršiaus link. Baltosios nykštukės daugiausiai sudarytos iš anglies ir deguonies, su įvairių kitų elementų priemaišomis. Tik susiformavusios jos būna labai karštos – paviršiaus temperatūra siekia apie 30 tūkstančių laipsnių, – o laikui bėgant vėsta. Atvėsus iki specifinės, nuo masės priklausančios, temperatūros anglis ima kristalizuotis ir nykštukė virsta deimantu. Kai kuriais atvejais – pavyzdžiui, po dviejų nykštukių susidūrimo – cheminė sudėtis nykštukės gelmėse pasikeičia taip, kad prasidėjus kristalizacijai į kietąją fazę pereina ne visi elementai, o tik lengvieji. Taigi susidarę kristalai tampa lengvesni už vis sunkėjančią „skystą“ (ar, tiksliau, plazminę) medžiagą aplink ir ima kilti į viršų. Jos vietą užpildo sunkus skystis. Visa apytaka vyksta gravitaciniame lauke, o besileidžianti sunki medžiaga netenka energijos. Ta energija pereina į vidinę terpės energiją – nykštukė šyla. Taip vėsimo procesas gali sustoti net ir aštuoniems milijardams metų. Šis rezultatas svarbus ir tuo, kad padės geriau suprasti ekstremalaus tankio aplinkoje vykstančius procesus, ir tuo, kad privers pergalvoti žvaigždžių populiacijų datavimo metodiką. Dažnai žvaigždžių telkinius datuoti bandoma pagal baltųjų nykštukių savybes, nes manoma, kad jų temperatūra glaudžiai susijusi su amžiumi. Panašu, kad tai nėra tiesa, ir nemažai populiacijų gali būti gerokai senesnės, nei manyta iki šiol. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Kada susiliejimai padeda galaktikų aktyvumui? Galaktikų susiliejimai Visatoje vyksta nuolatos. Jie pakeičia sistemos gravitacinį potencialą, sujaukia žvaigždžių ir dujų orbitas ir gali paskatinti žvaigždžių formavimąsi bei galaktikų aktyvumą. Visgi stebėjimų duomenys neduoda vienareikšmio atsakymo apie ryšį tarp susiliejimų ir aktyvumo: kartais nustatoma, jog tarp susiliejančių galaktikų yra daugiau aktyvių, nei tarp izoliuotų, kartais – priešingai, o kartais apskritai jokios tendencijos neaptinkama. Viena neaiškumo priežasčių – dažnai nuotraukose sudėtinga identifikuoti, kurios galaktikos neseniai patyrė susiliejimą ar panašią perturbaciją. Dabar mokslininkai pabandė šią kliūtį įveikti pasitelkę skaitmeninius modelius ir dirbtinį intelektą. Pasitelkę detalius skaitmeninius modelius, jie apdorojo jų rezultatus sukurdami nuotraukas, tarsi galaktikos būtų stebimos realiais teleskopais. Žinodami, kurios galaktikos neseniai patyrė arba artimiausiu metu patirs susiliejimus, jie išmokė algoritmą atskirti šias galaktikas nuo kitų vien iš nuotraukų. Tada pritaikė algoritmą 8500 aktyvių galaktikų imčiai ir panašaus dydžio „kontrolinei“, neaktyviai, grupei. Pirmojoje grupėje besijungiančių galaktikų aptikta apie 2,2%, o kontrolinėje – beveik 3%. Taigi bendrai paėmus atrodo, kad susiliejimai ne tik nepadeda aktyvumui, o netgi mažina aktyvumo tikimybę. Tačiau tai – nepilnas paveikslas. Kai tyrėjai suskirstė galaktikas į grupes pagal bendrą žvaigždžių masę ir žvaigždžių formavimosi spartą, pasimatė kitokia tendencija: aktyviose galaktikose, kurios palyginus sparčiai formuoja žvaigždes, susiliejimų randama maždaug dvigubai dažniau, nei neaktyviose. O štai žvaigždžių neformuojančios aktyvios galaktikos susiliejimų fazėje randamos daug rečiau, nei neaktyvios. Taigi tais atvejais, kai galaktikoje dujų daug (todėl ten formuojasi žvaigždės), susiliejimas gali jas nustumti į centrą ir pamaitinti juodąją skylę. O kai dujų beveik nėra, susiliejimas kaip tik suardo struktūras, kurios galėjo leisti dujoms pasiekti juodąją skylę. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Azoto seniausioje galaktikoje paaiškinimas. Pirmykštėje Visatoje, prieš užsižiebiant žvaigždėms, buvo tik vandenilis, helis ir truputis ličio. Visi sunkesni cheminiai elementai, astronomų vadinami „metalais“, susidarė termobranduolinių reakcijų metu, žvaigždžių šerdyse arba jų sprogimuose. Skirtingi procesai įvairių cheminių elementų į aplinką paskleidė nevienodą kiekį, todėl matuodami galaktikų cheminę sudėtį, galime nustatyti jų formavimosi istoriją. Toks tyrimų metodas ypač tinka pirmosioms galaktikoms, kuriose galimų istorijos variantų nėra tiek daug, kiek šiandieninėse. Štai dabar mokslininkai pritaikė tokį „užgalaktinės archeologijos“ metodą ir nustatė labiausiai tikėtiną žvaigždėdaros istoriją vienoje iš tolimiausių žinomų galaktikų GN-z11. Šios galaktikos vaizdą matome tokį, koks jis buvo Visatai esant vos 440 milijonų metų. Net ir per tiek laiko joje atsirado nemažai metalų – deguonies gausa siekia apie 15% Saulės vertės, o azoto – daugiau nei 60%. Toks azoto ir deguonies gausos santykis gana netikėtas, nes daugelis procesų abiejų elementų į aplinką paskleidžia vienodu santykiu. GN-z11 savybes buvo bandoma aiškinti egzotiškais procesais, pavyzdžiui supermasyvių žvaigždžių, daugiau nei tūkstantį kartų masyvesnių už Saulę, egzistavimu, kuris įmanomas labai jaunoje metalų neturinčioje Visatoje. Bet naujojo tyrimo autoriai teigia, kad jokios egzotikos nereikia; maža to, egzotiški modeliai iš tiesų nepajėgūs paaiškinti visų galaktikos spektro keistenybių. Jų modelis remiasi dviem žvaigždėdaros žybsniais, kurių pirmasis įvyko maždaug 100-200 milijonų metų prieš stebimą epochą, o antrasis – vos septyni milijonai metų prieš ją. Antrąjį žybsnį sukėlė didelis pirmykščių dujų kiekis, patekęs į GN-z11 iš tarpgalaktinės erdvės. Iš šių dujų susiformavo kažkiek masyvių, 30 Saulės masių, žvaigždžių, kurios gyvenimo pabaigoje paskleidė daug anglies ir azoto, bet ne deguonies. Toks scenarijus įmanomas tik tuo atveju, jei šių žvaigždžių sudėtyje praktiškai nėra metalų – būtent todėl reikalingas žvaigždėdaros žybsnis iš pirmykščių dujų. Ankstesnis žvaigždėdaros žybsnis paaiškina, kodėl dauguma galaktikos žvaigždžių yra ganėtinai metalingos. Pasiūlytas scenarijus gerai dera su teoriniais modeliais apie žvaigždžių formavimąsi ankstyvose galaktikose. Šie modeliai prognozuoja, kad žvaigždėdara ten tikrai galėjo būti epizodiška, kai masyvių žvaigždžių vėjai vis išpūsdavo dujas į šalis. Naujojo tyrimo rezultatai parodo, kad spektrinė informacija apie galaktikos cheminę sudėtį gali būti labai naudingas žinių apie žvaigždėdaros istoriją šaltinis. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Baltosios skylės – priešingybė juodosioms – yra tik matematinė įdomybė, neturinti jokio realaus pagrindo. Bet kažkada taip galvojome ir apie juodąsias. Ar gali būti, kad baltosios skylės iš tiesų egzistuoja? O gal netgi jau esame jų aptikę? Apie tai pasakoja John Michael Godier:

***

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

Laiqualasse

9 komentarai

  1. Apie baltąsias knygas labai patiko Carlo Rovelli knyga „White Holes“. Ir apie juodąsias ten labai įdomiai pripasakota beigi gan eiliniam subjektui suprantama kalba. Kaip suprantu, vienas iš teiginių yra tas, kad baltosioms skylėms dar per anksti atsirasti, dar turi daug milijardų metų praeiti, kol juodosios pabals :-D

    1. Reikės pasidomėti, ką ten rašo. Iš šito nupasakojimo panašu, kad „baltosiomis skylėmis“ ten vadinamos Hawkingiškai garuojančios juodosios…

      1. Nu ne visai, bet šiaip visai rekomenduoju tą knygą. Ten biškį kovojama su singuliarumo idėja, labiau stumiama mintis apie Planko žvaigždę, kuri kolapsuoja ir pati nuo savęs atšokinėja – tai gal ta „atšokimo“ energija irgi prisideda prie juodosios skylės išgaravimo, nes nėra 100% „atšokimo“… ai nu :-) Bile kas.

        1. hipotetiskai tai hipotetiskai.

          The key feature of this theoretical object is that this repulsion arises from the energy density, not the Planck length, and starts taking effect far earlier than might be expected. This repulsive „force“ is strong enough to stop the star’s collapse well before a singularity is formed and, indeed, well before the Planck scale for distance.

          Jei gravitacija kvantifikuojasi kaip ir elektromagnetizmas. Tai cia taip, taip gali buti. Kas pvz yra planko mase? Taip supraprastintai – kai sviesos bangos ilgis yra tolygus bh spinduliui. Bet cia ne viskas. Si mase, dar si ta pasakyt turetu. Tai turetu but maziausia imanoma gravitacine mase kai dvi planko mases gali viena i kita sukolapsuoti be isorines papildomos energijos. Lengvesnes juodosios skyles jau tampa, ne juodosiomis, nes jas sukolapsuoti reikia papildomos energijos. O jei paimti tokia dalele kaip elektronas, kuri yra daug lengvesne nei planko mase, tai elektronas teoretiskai galetu ikristi tik i 5.2e14 kg mases juodaja skyle ar sunkesne. Jei sakykim elektronas ikrenta i musu visatos centre esancia skyle 8.5e35 kg, tai jis sustotu ties: 2.93e-35m. Tai cia ir butu, tos „singularity“ dydis. Mazesne BH turetu didesni „singuliarity“ spinduli, atvirksciai proporcingai. Atsokineti daug kartu ten negaletu. Vienkartinis veiksmas butu. Isspinduliuotu ta energija gravitaciniu bangu pavidalu is karto, vos tik pasiektu „singuliariumo spinduli“. Cia skaiciavimai tai grynai „pernesant“ kaip elgiasi elektromagnetizmas i gravitacija.

          1. „Jei sakykim elektronas ikrenta i musu visatos centre esancia skyle 8.5e35 kg“

            ne visatos, o galaktikos. Galva masto viena, pirstai spaudo kita. 4M m_sun mase paemiau. Ir ne 8.5e35, o 8.5e36, nesvarbu, visviena paskaiciavimai siaip sau.

            1. Tas „well before plank scale“ tai zvaigzdei kuri sakykim apie 20 m_sun tai butu apie 200000 daugiau nei planko ilgis (kazkur tam order of magnitude). Gal ir galima sakyt well before plank scale, bet visviena mazai atrodo.

          2. Vienas dalykas man patinka ka Carlo Rovelli masto. Ar planko tankio objektai gali sukolapsuoti.
            Ir du dalykai nepatinka. Pirmas, kad kai svarstoma planko tankio objektai, sakykim dvi planko mases BH, tai kad manoma jog atsiranda „repulsive force“. Nera jokio repulsive, taip paciai kaip ir elektronai atomuose nesukuria „repulsive force“ su branduoliu. Force islieka pilna atractive, bet… egzistuoja minimal energy state, kuris neleidzia niekur ten giliau kristi. Antras dalykas nepatikes, kad gravitacine interakcija sukuria elektromagnetines bangas, cia tas pats kaip sakyt kai dominuojant elektromagnetizmui, kad ir elektrono ir protono saveikai, yra isspinduliuojama gravitacine energija. Na gal ir ten kiek ispinduliuoja, bet kai elektromagnetizmas dominuoja apie 10^40 kartu labiau nei gravitacine saveikia tai visiskai nieko nereiskia.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.