Nors juodąsias skyles dažnai vadiname „egzotiškais“ objektais, iš tiesų jos yra labai paprastos. Aprašyti juodajai skylei pakanka vos trijų parametrų – masės, sukimosi spartos ir elektros krūvio, – o realybėje trečiasis apskritai nereikšmingas. Visgi to pakanka, kad juodųjų skylių aplinka taptų tikrai egzotiška, su įvairiais regionais ir spinduliuotės šaltiniais. Dabar nustatyta, kad reliatyvumo teorija teisingai prognozuoja spinduliuotę ir iš ekstremalaus regiono prie pat juodosios skylės. Formuojantis juodajai skylei, supernovos sprogimas ją gali „paspirti“ į šalį; visgi naujame tyrime išsiaiškinta, kad paspyrimai greičiausiai nėra labai stiprūs. Be žvaigždinių ir supermasyvių, galimai egzistuoja ir pirmykštės juodosios skylės, o mokslininkai vis mąsto, kaip jas būtų galima aptikti. Kitose naujienose – Marso organinius junginius paaiškinantis modelis, didžiausias protoplanetinis diskas bei naujos Paukščių Tako palydovinės galaktikos. Gero skaitymo!

***

Po nuostabaus pašvaisčių šokio mėnesio pradžioje, šių Saulės vėjo padarinių nuotraukos užplūdo internetus. Tarp daugybės viena už kitą gražesnių dėmesį patraukė šita, kur pašvaistė atrodo tarsi svogūnas. Nuotraukos autoriai teigia, kad pašvaistė atrodė plūstanti iš viršutinio taško į šiaurės pusę. Beje, mėnesio gale pašvaisčių vėl gali būti, nes aktyvus regionas, sukėlęs ankstesnę geomagnetinę audrą, turėtų vėl atsisukti mūsų link.

***

Apofio tyrimų perspektyvos. Po penkerių metų, 2029-ųjų balandį, pro Žemę praskries asteroidas 99942 Apofis. Mažiausias atstumas tarp jo ir Žemės paviršiaus bus vos 30 tūkstančių kilometrų – mažiau, nei geostacionarių palydovų orbitos aukštis. Planetai ir žmonijai pavojus negresia – asteroido orbita apskaičiuota daugiau nei šimtmečiui į priekį ir susidūrimo su Žeme nebus, – bet toks išskirtinis įvykis suteikia progą ypatingai gerai ištirti šį kosminį kaimyną. Savaime suprantama, asteroido skrydį stebės daugybė antžeminių teleskopų, tačiau daug įdomesnės būtų kosminės misijos. Europos mokslininkai šiuo metu vysto tris misijų idėjas. Pirmoji, paprasčiausia, būtų paleisti palydovą-kubiuką, kuris pralėktų šalia Apofio, šiam esant arti Žemės, ir padarytų nuotraukų. Pagrindinis misijos privalumas – kaina: palydovai-kubiukai yra gerai išvystyta ir nebrangi technologija, paleisti juos mažesniu atstumu, nei iki Mėnulio, irgi nebus sudėtinga. Tai taip pat kone užtikrintų misijos sėkmę. Be to, paleisti kubiuką užtektų maždaug mėnuo iki artimiausio praskridimo. Trūkumas, aišku, yra naudingos misijos dalies trukmė: trumpas praskridimas leistų padaryti keletą ar kelis šimtus nuotraukų, bet jos apimtų tik minučių ar valandų laikotarpį, tad nebūtų įmanoma stebėti asteroido pasikeitimų, lekiant netoli Žemės. Kitos dvi idėjos reikalautų misijos paleidimo bent metai iki asteroido priartėjimo. Tai irgi galėtų būti palydovo-kubiuko misija, tik aprūpinta tinkamais varikliais, kad galėtų priartėti prie asteroido ir sekti jį bent keletą mėnesių iki pralekiant pro Žemę ir bent keletą savaičių po to. Taip būtų galima sekti bet kokius jo pasikeitimus ar tiesiog lėtesnius paviršiaus procesus ir apskritai detaliai jį ištirti. Iš kitos pusės, navigacijos poreikis yra didesnis, nei bet kokios ankstesnės kubiuko misijos, o tai padidina tiek misijos kainą, tiek gedimų ir žlugimo riziką. Trečioji idėja riziką sumažina: tai būtų didesnė misija, susidedanti iš „įprastinio“ palydovo, kurio viduje būtų bent keletas kubiukų. Pagrindinis palydovas nuskristų iki asteroido ir palaikytų orbitą šalia jo bei veiktų kaip ryšių perdavimo kanalas, o kubiukai skirtingais prietaisais tyrinėtų asteroido paviršių. Aišku, ši misija būtų daug brangesnė už kitas dvi. Visos trys idėjos detalizuojamos iki sekančių metų gegužės, o tada Europos kosmoso agentūra turėtų apsispręsti, kurią iš misijų (o gal ir kelias) parinkti Apofio sutikimui. Jei nepavyktų misija 2029-aisiais, tai nėra galimybių pabaiga: Apofis prie Žemės priartėja maždaug kas septynerius metus, taigi 2037-aisiais būtų galimybė prie jo nuskristi ir vėl.

***

Marso organikos kilmė. Anglis – pagrindinė organinių junginių sudedamoji dalis – turi dvi stabilias atmainas, arba izotopus. Anglies-12 branduolys susideda iš šešių protonų ir šešių neutronų, o anglies-13 turi vienu neutronu daugiau. Žemėje anglis-13 sudaro apie 1,04-1,07% visos anglies, meteorituose ši dalis siekia 1,05%. O štai Marso paviršiuje rasti organiniai junginiai turi gerokai mažiau, vos 0,95-0,99% anglies-13. Naujame tyrime pateiktas galimas tokio neatitikimo paaiškinimas: Saulės šviesa lengviau suardo lengvesnes anglies dvideginio molekules, todėl anglies monoksidas, nuo kurio prasideda dauguma organinių reakcijų Marse, dažniau turi lengvesnįjį anglies izotopą. Rezultatas gautas išnagrinėjus procesą – fotolizę – įvairiomis sąlygomis, panašiomis į ankstyvąją Marso atmosferą. Šiuo metu panašus procesas stebimas viršutinėje Marso ir Žemės atmosferos dalyje. Jei iš jauno Marso ugnikalnių veržėsi dujos, susidedančios iš 90% anglies dvideginio ir 10% anglies monoksido, penktadalio dvideginio fotolizė į anglies monoksidą galėjo sukurti šiandien matomą monoksido ir organinių junginių anglies izotopų santykį. Tuo tarpu likęs anglies dvideginis turėtų daugiau anglies-13, nei pradinis – tą irgi matome Marso atmosferoje. Įprastai atmosferos dvideginio savybės aiškinamos dujų pabėgimu į kosmosą – lengvesnė anglis-12 ir pabėga lengviai. Visgi šie rezultatai rodo, kad atmosferos pabėgimas visai nebūtinas. Įdomu, kad šis modelis prognozuoja, jog jauname Marse organinių junginių galėjo susiformuoti labai daug – tą bus galima patikrinti ateities misijų metu. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Didžiausias protoplanetinis diskas. Planetos formuojasi dujų ir dulkių diskuose, kurie sukasi aplink jaunas žvaigždes. Kiekvienas diskas vis kitoks, tačiau tipiniai jų dydžiai siekia šimtus astronominių vienetų (AU; 1 AU yra vidutinis atstumas tarp Saulės ir Žemės, apie 150 milijonų kilometrų). O dabar atrastas didžiausias toks objektas – poros tūkstančių AU spindulio diskas. Objektas IRAS 23077+6707 (skaičiai žymi apytikres koordinates) aptiktas 2016 metais nagrinėjant archyvinius infraraudonųjų spindulių teleskopo IRAS duomenis, tačiau iki šiol nesulaukė išskirtinio dėmesio. Naujajame tyrime pristatoma jo analizė ir erdviškai išskirti stebėjimų duomenys. Objektas pasižymi charakteringa protoplanetinio disko forma: siaura tamsi dulkių linija į dvi nelygias puses dalina storą į kraštus išsiplečiančią dujų juostą. Nuo disko kyla pora dujų srautų; apskritai išvaizda šiek tiek primena drugelį. Nuo vieno iki kito krašto diskas tęsiasi 14 lanko sekundžių. Tikslus atstumas iki objekto nežinomas, tačiau jis matomas Cefėjo žvaigždėdaros regiono kryptimi, o atstumas iki pastarojo yra 180-800 parsekų. Jei IRAS 23077+6707 yra šiame regione, o ne priešais jį, disko skersmuo siekia nuo 2500 iki 11000 AU. Ankstesnis rekordininkas kone dvigubai mažesnis už apatinę iš šių verčių. Taip pat įdomu, kad IRAS 23077+6707 dulkės pasklidusios taip pat toli, kaip ir dujos. Paprastai protoplanetinių diskų dujų spinduliuotė matoma bent du kartus didesniu atstumu, nei dulkių. Tokiame diske yra pakankamai medžiagos, kad dideliu atstumu nuo žvaigždės susiformuotų netgi masyvios planetos-milžinės, panašios į Jupiterį ir Saturną. Taip galima paaiškinti jų egzistavimą – anksčiau, kai žinojome tik apie mažesnius diskus, kildavo klausimų, kaip tokios planetos gali atsirasti. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Fosforo kilmė Visatoje. Fosforas yra vienas iš cheminių elementų, būtinų visai gyvybei Žemėje. Kaip ir kiti elementai, išskyrus vandenilį ir helį, jis susiformavo žvaigždėse ir buvo išlaisvintas jų sprogimų metu. Bet žvaigždžių esama labai įvairių, jų sprogimų – taip pat. Kiekvienas sprogimas į aplinką paleidžia skirtingą elementų rinkinį skirtingomis proporcijomis, o tai, ką matome Visatoje, yra daugybės sprogimų padarinių suma. Daugelio elementų gausos tendencijos būna lyginamos su geležimi, o pati geležis dažnai naudojama kaip bendro „metalų“ (taip astronomai vadina visus šiuos už helį sunkesnius elementus) kiekio ir bendrai žvaigždžių formavimosi laikotarpio artinys. Fosforo tendencijos ilgą laiką buvo nepaaiškintos: ankstyvoje Visatoje, kol geležies buvo bent kelis šimtus kartų mažiau, nei Saulėje, fosforo ir geležies kiekiai augo vienodai ir jų santykis buvo maždaug toks, kaip Saulėje. Vėliau kurį laiką fosforo augo sparčiau, kol pasiekta maksimali vertė, penkis kartus viršijanti fosforo/geležies gausų santykį Saulėje; tuo metu tipinė geležies gausa buvo apie 5% Saulės verės. Vėliau, iki pat šių dienų ir šiek tiek didesnio geležies kiekio, nei Saulėje, fosforo santykinė gausa mažėjo, kol grįžo į Saulės vertę. Kiti artimi fosforui elementai, tokie kaip silicis ar siera, panašiomis tendencijomis nepasižymi. Dabar mokslininkai pasiūlė fosforo pagausėjimo paaiškinimą: jis galėjo kilti iš palyginus nedidelių sprogimų retoje baltųjų nykštukių atmainoje. Baltosios nykštukės yra į Saulę panašių žvaigždžių pomirtinės liekanos, kuriose maždaug viena Saulės masė medžiagos suspausta į planetos dydžio tūrį. Dažniausiai jos susideda pagrinde iš anglies ir deguonies, bet masyviausiose dominuoja kitokie elementai. Jei nykštukės masė viršija maždaug 1,25 Saulės masės (apskritai masyviausios baltosios nykštukės būna maždaug 1,4 Saulės masių), ji susideda iš deguonies, neono ir magnio (vadinamoji ONe nykštukė). Jei tokia nykštukė skrieja dvinarėje sistemoje, ji gali prisitraukti kompanionės medžiagą. Susikaupusi nykštukės paviršiuje, medžiaga gali įsižiebti termobranduolinėmis reakcijomis – taip kyla novos žybsnis. Jo metu paviršiuje susikaupusi medžiaga sparčiai sureaguoja, dalis jos išmetama į šalis, o dalis lieka nykštukėje. Neseniai apskaičiuota, kad būtent ONe nykštukių novose gali būti labai daug fosforo – šis elementas gali sudaryti net 1% išmetamos medžiagos. Tai yra apie tūkstantį kartų didesnis procentas, nei tipinėse branduolio kolapso supernovose, kuriomis sprogsta masyvios žvaigždės. Naujojo tyrimo autoriai apskaičiavo tikėtiną ONe nykštukių novų dažnumą skirtingais Visatos raidos etapais ir nustatė, kad jo kaip tik pakanka paaiškinti keistą fosforo gausos kitimą. Taip pat jie nustatė, kad chloro gausa Visatoje turėtų kisti labai panašiai, kaip fosforo, nes ONe novos paskleidžia abiejų elementų. Šiuo metu chloro gausos duomenys nėra tokie detalūs, kaip fosforo, todėl sunku pasakyti, ar tendencija tikrai tokia pati. Bet ateityje šie duomenys galės būti puikus modelio patikrinimas ir patvirtins arba paneigs, kad už fosforą ir chlorą turėtume būti dėkingi daugiausiai retam baltųjų nykštukių porūšiui. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Juodosios skylės prieigų spinduliuotė. Kai aplink juodąją skylę susikaupia dujų, jos susisuka į paplokščią diską ir tada ima kristi skylės link. Judėjimas per diską yra palyginus lėtas procesas, tačiau pačioje pabaigoje staigiai pagreitėja. Bent jau taip prognozuoja reliatyvumo teorija: pagal ją egzistuoja riba, vadinama vidine stabilia apskritimine orbita (angl. Innermost Stable Circular Orbit, ISCO), kurią kirtus medžiaga praktiškai tiesiai įkrenta į juodąją skylę. Šios orbitos spindulys keletą kartų didesnis už įvykių horizonto spindulį – tikslus santykis priklauso nuo juodosios skylės sukimosi spartos. Galima įsivaizduoti ir alternatyvų scenarijų, pagal kurį medžiaga iki pat įvykių horizonto krenta tolygiai. Dabar pirmą kartą identifikuota dujų spinduliuotė, sklindanti būtent iš centrinio regiono tarp įvykių horizonto ir ISCO, ir nustatyta, kad ji puikiai atitinka reliatyvumo teorijos prognozę. Sistema MAXI J1820+070 susideda iš įprastos, kiek mažesnės už Saulę, žvaigždės ir 7-8 Saulės masių juodosios skylės. Juodosios skylės gravitacija prisitraukia dalį kompanionės medžiagos, ši susisuka į diską ir ryškiai spinduliuoja. Naujojo tyrimo autoriai sumodeliavo šį procesą, įtraukdami spinduliuotę, kuri sklinda iš ISCO vidaus. Paaiškėjo, kad to regiono bei zonos iškart už ISCO spinduliuotė sukuria dviejų dalių spektrą. Pagrindinė dalis primena juodo kūno – šiluminę – spinduliuotę ir skleidžia mažesnės nei 10 kiloelektronvoltų energijos rentgeno spindulius (regimą šviesą sudaro poros elektronvoltų energijos fotonai). Kita dalis yra beveik plokščia ir pasireiškia didesnės energijos ruože; ji tuo reikšmingesnė, kuo greičiau juodoji skylė sukasi aplink savo ašį. Pritaikę modelį MAXI J1820+070 sistemai, tyrėjai nustatė, kad jis puikiai atkuria stebimą spinduliuotę. Tuo tarpu tolygiai iki pat įvykių horizonto krentanti medžiaga kurtų visiškai kitokį spektrą. Šie rezultatai padės analizuoti ir kitas juodąsias skyles bei įvertinti jų sukimosi spartą. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Magnetiniai riestainiai aplink Galaktiką. Tarpžvaigždinės dujos yra šiek tiek įmagnetintos. Mažais – parsekų – masteliais magnetinis laukas susisukęs gana padrikai, tačiau didesniu mastu išryškėja aiškesnės struktūros. Pagrindinis būdas nagrinėti magnetinio lauko pasiskirstymą – stebėti radijo bangų šaltinius Galaktikoje ir už jos. Radijo bangos, sklisdamos pro įmagnetintą terpę, ima suktis, t.y. kinta jų svyravimo kryptis. Paprastų šaltinių spinduliuotė dažnai būna padrika, svyruoja visomis kryptimis, statmenomis sklidimo krypčiai, todėl pamatyti pasisukimo neišeina. Bet jei spinduliuotė yra poliarizuota – o tokia ji būna, pavyzdžiui, iš pulsarų – sukimąsi įmanoma išmatuoti ir taip nustatyti vidutinį magnetinio lauko stiprumą. Jei panašioje dangaus vietoje matome keletą radijo spinduliuotės šaltinių, kurių atstumai nuo mūsų skirtingi, galime išmatuoti ir magnetinio lauko stiprumą regione tarp jų. Jau seniai tokie matavimai rodo, kad aplink Galaktikos disko plokštumą magnetinis laukas susisukęs į žiedus, lygiagrečius šiai plokštumai, o lauko kryptys vienoje ir kitoje disko pusėse – priešingos. Dabar pirmą kartą pavyko įvertinti žiedų dydį. Surinkę daugybę pastarųjų metų stebėjimų duomenų, kuriuose galima įvertinti radijo spinduliuotės pasisukimą, mokslininkai pirmą kartą ištyrė magnetinio lauko pasiskirstymą kryptimis, gerokai nutolusiomis nuo Galaktikos disko. Be to, jie efektyviai įvertino artimų Saulei magnetinio lauko linijų įtaką ir ją atmetė. Taip paaiškėjo, kad žiedai iš tikro yra milžiniški toroidai – riestainiai. Abu jie prasideda maždaug dviejų kiloparsekų atstumu nuo Galaktikos centro ir tęsiasi bent iki 15 kiloparsekų. Visame šiame regione jie yra vientisi, t.y. magnetinio lauko kryptis kiekviename riestainyje išlieka vienoda. Didžiausias magnetinio lauko intensyvumas pasiekiamas maždaug aštuonių kiloparsekų atstumu nuo centro – ties Saulės orbita, tik trim kiloparsekais aukščiau ir žemiau jos. Maksimalus lauko stiprumas – kiek mažiau nei mikrogausas, kelis kartus mažesnis už vidutinį lauko stiprumą Galaktikos diske. Tyrėjų teigimu, magnetinį lauką gali sukurti dinamo efektas, panašiai kaip ir Žemės ar Saulės magnetinį lauką. Tik čia juda plazma visoje Galaktikoje, o tokiam tvarkingam laukui susiformuoti reikia laiko tarpo, panašaus į Visatos amžių. Taigi gali būti, kad magnetiniai riestainiai Paukščių Take dar tik auga. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Per daug palydovinių galaktikų. Paukščių Taką supa bent kelios dešimtys palydovinių galaktikų. Didžiausia jų – Didysis Magelano debesis – sudaro kelis procentus mūsų Galaktikos masės, o mažiausios tėra vos kelių šimtų žvaigždžių telkiniai. Ilgą laiką atrodė, kad palydovių turime per mažai – teoriniai modeliai prognozavo šimtus, jei ne tūkstančius, ir netgi masyvių palydovių, atrodė, turėjo būti daugiau, nei matome. Bet dabar paskelbti atradimai, duodantys užuominą apie priešingą problemą – blausių palydovių Paukščių Takas galimai turi per daug. Tyrime buvo nagrinėjami duomenys, surinkti Subaru teleskopu, apimantys 1140 kvadratinių laipsnių, arba maždaug 3% dangaus ploto. Anksčiau, tiriant maždaug pusę šio duomenų rinkinio, buvo aptiktos trys mažos palydovinės galaktikos, o dabar atrastos dar dvi. Abi jos šviečia vos kelis tūkstančius kartų daugiau, nei Saulė, o jų dydžiai siekia keliasdešimt-porą šimtų parsekų (palyginimuo Saulę nuo Paukščių Tako centro skiria 8000 parsekų). Tokios galaktikos klasifikuojamos kaip ypatingai blausios nykštukės (ultra faint dwarf galaxy, UFDG). Įskaitant anksčiau žinomas didesnes palydoves tame pačiame dangaus regione, iš viso jų ten yra net devynios. Tuo tarpu teoriniai modeliai prognozuoja, kad tokio dydžio ir didesnių nykštukinių galaktikų 3% dangaus ploto turėtume rasti 3-5. Taigi panašu, kad galaktikų yra netgi per daug. Aišku, tai nebūtinai tiesa: gali būti, kad stebėjimai atsitiktinai pataikė į regioną, kuriame galaktikų koncentracija didesnė už vidurkį. Gali būti, kad Paukščių Tako palydovės išsidėsčiusios ne sferiškai simetriškai. Įmanomi ir kitokie neatitikimo paaiškinimai. Bet kuriuo atveju, geresnis supratimas apie palydovinių galaktikų skaičių ir savybių pasiskirstymą leis patikrinti galaktikų formavimosi ir evoliucijos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių gimimo spyriai. Kai masyvi žvaigždė baigia savo gyvenimą, įvyksta supernovos sprogimas. Centrinė žvaigždės dalis labai sparčiai susitraukia, o išlaisvinta energija išmeta išorinius sluoksnius į šalis. Sprogimas nebūna visiškai simetriškas – viena pusė išlekia greičiau, nei kita. Tai matyti stebint supernovų liekanas – plintančius išmestos medžiagos ūkus. Be to, neutroninės žvaigždės – vienas iš galimų sprogimo padarinių – pasižymi greičiais, kurie rodo, jog jos susidarymo metu buvo pastumtos dešimčių ar šimtų kilometrų per sekundę greičiu. Tokie „gimimo paspyrimai“ turėtų veikti ir juodąsias skyles, kurios atsiranda sprogstant masyvesnėms žvaigždėms. Bet iki šiol nežinojome, kokio jie dydžio, mat aptikti juodąsias skyles labai sudėtinga. Ypač sudėtinga aptikti skyles, kurių judėjimas atspindi pradinį greitį, įgytą formavimosi metu, mat dauguma jų randamos dvinarėse sistemose, kur sąveikauja su kompanione. Sąveika daro orbitą vis labiau apskritiminę, taigi stebėdami tokią sistemą negalime pasakyti, ar seniau joa orbita buvo pailga (kas reikštų gana didelį gimimo paspyrimą juodajai skylei), ar ne. Bet neseniai atrasta dvinarė sistema VFTS 243, kurioje juodoji skylė beveik nesąveikauja su kompanione, tačiau juda praktiškai apskritimine orbita. Dabar mokslininkai išnagrinėjo, kokio dydžio gimimo pospyris suderinamas su tokios sistemos egzistavimu. Tyrėjai apskaičiavo, kokia sistemos orbita nusistovėtų priklausomai nuo tikėtinų jos savybių prieš supernovos sprogimą ir paties sprogimo netolygumo. Nustatyta, kad greičiausiai sprogimas buvo labai silpnas, didžioji žvaigždės masės dalis tapo supernova, o likusi medžiaga – mažiau nei viena Saulės masė – išmesta į šalis, bet juodajai skylei suteikė ne didesnį nei 10 km/s pradinį postūmį. Labiausiai tikėtinos šių dviejų parametrų vertės dar mažesnės – 0,3 Saulės masės ir 4 km/s. Abu rezultatai gerai atitinka detalių skaitmeninių modelių prognozes. Aišku, tai tik viena sistema, ir visai nebūtinai reprezentatyvi visos juodųjų skylių populiacijos atžvilgiu. Visgi gautasis rezultatas leis geriau interpretuoti dvinarių sistemų su juodosiomis skylėmis evoliuciją. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.

***

Seniausias galaktikų susiliejimas. Kiekviena galaktika per gyvenimą patiria bent keletą susiliejimų su kitomis. Po susiliejimo kurį laiką nauja galaktika gali turėti du branduolius, mat centrinėms dalims suartėti ir susijungti užtrunka šimtus milijonų metų ilgiau. Dabar aptikta tolimiausia tokia, akivaizdžiai neseniai susiliejimą patyrusi, galaktika. James Webb teleskopo spektrografu surinktuose duomenyse mokslininkai pastebėjo aktyvų galaktikos branduolį, kuris nuo savo galaktikos centro nutolęs bent 620 parsekų. Toks atstumas juos skiria dangaus skliauto plokštumoje, tačiau greičiausiai kažkoks nuotolis yra ir statmena kryptimi. Iki mūsų sistemos spinduliuotė keliauja beveik lygiai 13 milijardų metų, taigi galaktiką matome 750 milijonų metų amžiaus Visatoje. Pačios galaktikos dydis tesiekia keletą kiloparsekų, bet net ir Paukščių Take ar panašioje galaktikoje toks aktyvaus branduolio nuotolis nuo centro būtų tikrai reikšmingas. Branduolio aplinka skleidžia daug karštų vandenilio dujų spinduliuotės, o šios dujos juda dideliais greičiais, gerokai didesniais už tipinius likusioje galaktikos dalyje. Šios dvi savybės leidžia pagrįstai teigti, kad ten matoma juodąją skylę ir jos aplinką, o ne, pavyzdžiui, žvaigždėdaros regioną. Juodosios skylės masė siekia apie 50 milijonų Saulės masių – toli gražu ne pati didžiausia, tačiau tikrai solidi ir tinkama galaktikos centrui. Galaktikos centre aptikti galimo antro branduolio požymiai, tačiau ten greičiausiai yra net milijono Saulės masių nesiekianti juodoji skylė, o į ją krentančios medžiagos skleidžiama spinduliuotė neprasiveržia pro aplinkines dujas, o tik jas sušildo. Faktas, kad įkrentanti juodoji skylė yra masyvesnė už centrinę, yra netikėtas, tačiau ankstyvoje Visatoje buvo gausu mažų galaktikų su didelėmis juodosiomis skylėmis – greičiausiai čia ir matome tokios galaktikos įkritimo į kaimynę pasekmę. Labai tikėtina, kad juodosios skylės susijungs per artimiausius 100-200 milijonų metų po stebėjimų laikotarpio. Šis atradimas padės geriau suprasti, kaip dažnai vykdavo susiliejimai per pirmąjį milijardą Visatos gyvavimo metų, ir leis geriau intepretuoti galimus tokių įvykių gravitacinių bangų signalus. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Pirmykščių juodųjų skylių paieška. Astronomai išskiria du juodųjų skylių tipus: žvaigždines ir supermasyvias. Pirmosios atsiranda mirus masyvioms žvaigždėms, o antrųjų kilmė nėra iki galo aiški. Gali egzistuoti dar vienas skylių tipas, vadinamas pirmykštėmis (PBH): jos galimai susidarė netrukus po Didžiojo sprogimo, kai nedideli medžiagos netolygumai kai kuriuos jos regionus privertė kolapsuoti. Kol kas jų nepavyko aptikti, nors bandymų ir buvo. Naujame straipsnyje aptariami tiek teoriniai jų formavimosi modeliai, tiek aptikimo galimybės. Formavimosi modeliai apima tiek „paprastą“ materijos sutankėjimo kolapsą, tiek supersimetrijos modeliu paremtą dalelių savybių pakitimą, kuris leido atsirasti PBH, tiek kitas, egzotiškesnes galimybes. Aptikimo būdai irgi yra bent keli. Viena galimybė yra aptikti jaunoje Visatoje egzistavusius dalelių telkinius, kurie netikėtai nesisuka aplink savo ašį, mat PBH formavimasis gali „sutraukti“ sukimąsi į save. Antra idėja – ieškoti gravitacinių bangų signalų, kurie primintų neutroninių žvaigždžių susiliejimus, tačiau neskleistų jokių elektromagnetinių bangų. Neutroninės žvaigždės susiliedamos sukelia gama spindulių žybsnį, o juodosios skylės – ne. Galiausiai, konceptualiai paprasčiausias atradimo būdas būtų užfiksuoti gravitacinio lęšiavimo įvykį, kai tolimo objekto šviesą iškreipia santykinai mažas nematomas objektas tarp jo ir mūsų. Būtent lęšiuojančio objekto nematomumas leistų teigti, kad ten yra juodoji skylė – galbūt žvaigždinė, bet galbūt ir PBH. Nors šiandieniniai teleskopai aptikti PBH šiais būdais dar nepajėgūs, artimiausiais metais situacija pasikeis. Tada galime tikėtis ir patvirtinimo arba paneigimo, kad PBH egzistuoja. Jei jos bus aptiktos, tai gali paaiškinti tamsiosios materijos egzistavimą – kol kas negalime atmesti hipotezės, kad būtent PBH sudaro didžiąją dalį, o gal net ir visą, tamsiąją materiją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Iš ko susideda tamsioji materija? Kodėl Visata plečiasi taip, kaip plečiasi? Kas paskleidė pirmykštes gravitacines bangas, jei tokios apskritai egzistuoja? Atsakymai į visus šiuos klausimus slypi kažkur pirmosiose sekundės dalyse po Didžiojo sprogimo. Naujas teorinis modelis teigia, kad tada Visata buvo padalinta į ląsteles, kurių kiekvienoje galėjo egzistuoti kitokie fizikos dėsniai. Apie jį pasakoja Sabine Hossenfelder:

***

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

Laiqualasse