Vėjas gali būti naudingas – kai atvėsina karštą dieną ar suka jėgainės sparnus, – bet gali ir pakenkti, griauti bei naikinti. Kosmose irgi panašiai: Saulės vėjas sukelia pašvaistes, bet gali sugadinti palydovus, kitų žvaigždžių vėjai gali sunaikinti savo žvaigždžių atmosferas, o masyvių žvaigždžių vėjai netgi trukdo formuotis juodosioms skylėms. Praeitos savaitės naujienose randame pranešimų apie lėtojo Saulės vėjo kilmę ir apie jo sukeliamų pašvaisčių panašumus Žemėje, Jupiteryje bei Saturne; apie uolinę tranzituojančią planetą, kurios atmosferos paieškos padės suprasti atmosferų išgyvenimą prie mažų, bet energingų žvaigždžių; ir apie juodųjų skylių formavimąsi žvaigždžių spiečiuose. Kitose naujienose – masyvios magnetinės žvaigždės, Veneros vulkanizmas ir nauja tolimiausia galaktika. Gero skaitymo!
***
Vandens poreikis Mėnulio kolonijai. Po keleto metų žmonės sugrįš į Mėnulį. Vienas iš Artemis misijos tikslų yra įrengti Menulyje nuolat gyvenamą tyrimų stotį. Jos darbuotojams reikės įvairių resursų, įskaitant vandenį. Nors keleto žmonių stočiai vandens būtų galima atgabenti iš Žemės, tai būtų gana brangu, nes vanduo daug sveria. Taigi vis kalbama apie tai, jog astronautams reikės išgauti vandens iš vietinio ledo. Ši technologija taps dar svarbesnė tolimesnėje ateityje, kai žmonės pradės kolonizuoti Mėnulį. Laikui bėgant, bet kokia kolonija turės tapti nepriklausoma nuo Žemės resursų, taigi ir vandens turės pasigaminti pati. Naujame tyrime bandoma įvertinti, kokie būtų to vandens poreikiai. Kaip pavyzdinę koloniją tyrėjai pasirinko 500x100x6 metrų dydžio stotį, kurioje gyvena 100 žmonių – mažiau, nei reikėtų užtikrinti ilgalaikiam išgyvenimui, tačiau pakankamai, kad galima būtų laikyti ne tik tyrimų baze. Įvertinti tiek asmeniniai kiekvieno žmogaus vandens poreikiai, remiantis tipiniu suvartojimi namų ūkiuose JAV, tiek sąnaudos žemdirbystei – nes maisto kolonistai irgi turės augintis patys, – tiek įvairioms techninėms reikmėms. Pagrindinės sąnaudos būtų žemdirbystei – per metus reikėtų beveik 100 tūkstančių kubinių metrų. Asmeniniams poreikiams reikėtų dar 15 tūkstančių, techninėms reikmėms – dviejų tūkstančių kubinių metrų. Aišku, protingai ir atsakingai vartojant vandenį, skaičius būtų galima sumažinti, bet turbūt ne daugiau nei keletą kartų. 100 tūkstančių kubinių metrų vandens atitinka panašų ar kiek didesnį kiekį Mėnulio ledo, nes pastarajame yra įvairių priemaišų, kurias reikėtų išfiltruoti. Toks tūris maždaug prilygsta futbolo stadionui, padengtam 20 metrų storio ledo sluoksniu. Įvairūs modeliai rodo, kad Mėnulio ašigalių krateriuose vandens ledo sluoksnis gali siekti nuo pusmetrio iki keleto metrų, taigi tokia nedidelė kolonija per metus turėtų sunaudoti nuo kelių iki keliasdešimties futbolo stadionų plotą. Atrodo daug, bet iš kitos pusės, krateriuose esančio vandens ledo turėtų pakakti tūkstančiams metų. Ir tai tik tuo atveju, jei vanduo panaudojamas tik vieną kartą; savaime suprantama, Mėnulio kolonistai šio ištekliaus taip švaistyti negalės, tad ir naujo vandens sąnaudos kasmet greičiausiai vis mažės. Tyrimo autoriai apžvelgia ir šį aspektą; jų teigimu, žinios, kurias įgysime net ir artimiausiais dešimtmečiais pilotinių vandens išgavimo Mėnulyje projektų metu, padės pagerinti vandens naudojimo tvarumą ir Žemėje. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Lėtojo Saulės vėjo kilmė. Nuo Saulės nuolat pučia vėjas – energingų dalelių srautas. Jis skirstomas į dvi dalis: greitąjį bei lėtąjį. Greitasis vėjas lekia maždaug 700 km/s greičiu, yra gana pastovus ir kyla iš Saulės regioni, kad vadinamų vainiko skylėmis, kur Saulės magnetinis laukas nutįsta į tarpplanetinę erdvę. Lėtasis vėjas juda maždaug 400 km/s greičiu, nuolat kinta, o jo kilmės regionas neaiškus. Dabar, remdamiesi NASA zondo Solar Orbiter duomenimis, mokslininkai teigia išaiškinę pastarąją paslaptį. Solar Orbiter gali vienu metu matuoti ir Saulėje vykstančius procesus, ir pro zondą lekiantį Saulės vėją. 2022 metų kovą užfiksuotas Saulės vėjo kintamumo epizodas. Jį pavyko susieti su Saulėje tuo metu buvusiomis struktūromis ir paaiškėjo, kad vėjo paleidimo taškas kito – pirmiausia buvo vainiko skylėje, tada perėjo į vieną aktyvų regioną, paskui į kitą. Aktyviais regionais vadinami Saulės dėmių telkiniai, kuriuose paviršinis magnetinis laukas stipresnis už vidutinį. Taigi lėtasis Saulės vėjas kyla iš regionų, kur magnetinis laukas „prikibęs“ prie Saulės, tačiau ir ten nuolat vyksta kilpų lankstymaisi ir persijungimai. Būtent jų metu, kai magnetinio lauko linijos staiga pereina į paprastesnę konfigūraciją, išlaisvinama energija, kuri gali įgreitinti plazmą, tačiau ne taip efektyviai, kaip paleidžiant ją iš vainiko skylės. Tokia lėtojo vėjo kilmė atitinka pagrindinį ligšiolinį modelį, tačiau svarbu, kad dabar jo prognozės patvirtintos realybėje. Kaip ir kiti atradimai, susiję su Saulės magnetiniais reiškiniais, šis irgi padės prognozuoti Saulės vėjo kintamumą, Saulės žybsnius bei audras, kurios gali turėti įvairių neigiamų padarinių Žemei. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Veneroje daug veikiančių ugnikalnių. Veneros paviršiuje randama daugybė vulkaninės kilmės regionų, kurie supa kadaise egzistavusius ugnikalnius. Pastaruoju metu randama vis daugiau požymių, jog kai kurie ugnikalniai gali būti aktyvūs ir šiandien. Dabar pateikti tvirčiausi tokio teiginio įrodymai. Mokslininkai juos gavo, nagrinėdami Magellan zondo radaro stebėjimų duomenis. Stora Veneros atmosfera sugeria regimuosius, infraraudonuosius ir ultravioletinius spindulius, todėl jos paviršiaus stebėjimams pasitelkiamos radijo bangos. Kol kas išsamiausias tokio pobūdžio tyrimas buvo atliktas prieš daugiau nei tris dešimtmečius, kai aplink Venerą skraidė NASA zondas Magellan. 1990 ir 1992 metais jis nuskenavo didžiąją dalį planetos paviršiaus, o gautų nuotraukų skyra siekia 150 metrų vienam pikseliui. Abu skanavimai daryti labai panašia radaro konfigūracija, taigi jų gautus atvaizdus galima beveik tiesiogiai palyginti. „Beveik“ tai todėl, kad nuotraukas reikėjo pakoreguoti, atsižvelgiant į skirtingus kampus, kuriais paviršių pasiekė radaro spinduliai vieno ir kito skanavimo metu. Padarius šias korekcijas, beveik visas sulygintas paviršius tapo vienodas, išskyrus dvi zonas. Tai – Sivės kalnas ir Niobės lyguma, abi – vulkaninės kilmės. Labiausiai tikėtinas pokyčių – uolienų šiurkštumo ir mineralinės sudėties – paaiškinimas yra naujos lavos tėkmės, išsiliejusios per 16 mėnesių intervalą tarp pirmojo ir antrojo stebėjimų. Jei sustingusios lavos storis panašus į tipinį Žemėje, šie ugnikalniai galėjo išmesti iki, atitinkamai, 25 ir 38 kubinių kilometrų lavos per metus. Tai daugiau, nei visos Žemės ugnikalniai kartu sudėjus – jie kasmet išmeta apie 20-25 kubinius kilometrus. Lyginami stebėjimai apėmė tik 16% Veneros paviršiaus, taigi bendras vulkanizmas kaimyninėje planetoje gali būti net šešis kartus didesnis. Nors tai tik viršutinės ribos, iš šių rezultatų galima daryti išvadą, kad Veneros ugnikalniai aktyvūs ir šiandien, o jų bendras intensyvumas bent jau palyginamas su Žemės. Planuojamos naujos Veneros misijos maždaug po dešimtmečio galės patikrinti, ar jos paviršius reikšmingai pakito nuo Magellan laikų ir leis patikslinti, kiek lavos išsilieja visoje planetoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Skirtingų pašvaisčių bendrumai. Saulės sistemoje pašvaistės detaliai stebimos trijose planetose – Žemėje, Jupiteryje ir Saturne; Urane ir Neptūno jos irgi vyksta, bet neturime zondų, kurie duotų aukštos raiškos duomenų. Žemės ir dviejų didžiųjų planetų pašvaistės iš pirmo žvilgsnio atrodo panašios – kyla regionuose aplink ašigalius ir yra susijusios su Saulės vėjo sustiprėjimais, – tačiau jų detalės gerokai skiriasi. Pavyzdžiui, Žemėje stipriausios pašvaistės kyla, kad magnetosferoje susidaro stiprūs elektriniai laukai, kurie patraukia elektronus žemyn, atmosferos link. Tuo tarpu Jupiteryje šis procesas kuria gana silpnas pašvaistes, o stipriausios atsiranda dėl paties magnetinio lauko svyravimų. O štai Saturno pašvaistės apskritai yra nestabilios ir nuolat kinta. Ir visa tai nepaisant to, kad trijų planetų magnetiniai laukai iš principo labai panašūs: atsiranda dėl dinamo efekto, sukuria magnetosferas, kurioms Saulės vėjas suteikia pailgas formas. Dabar mokslininkai teigia atradę paaiškinimą, kodėl pašvaistės tokios skirtingos. Naudodami skaitmeninius hidrodinaminius modelius, jie išnagrinėjo, kokią įtaką Saulės vėjo ir magnetosferos sąveikai turi magnetinio lauko stiprumas, planetos sukimasis, Saulės vėjo tankis, palydovų judėjimas ir kiti veiksniai. Paaiškėjo, kad pagrindinis kriterijus, nusakantis magnetines sąveikas ir pašvaisčių pobūdį, yra sąveika tarp planetos sukimosi bei Saulės vėjo keliamos konvekcijos. Žemė aplink ašį sukasi palyginus lėtai, tuo tarpu Saulės vėjas ties mūsų planeta yra palyginus tankus, tad čia dominuoja konvekcija. Jupiteryje – priešingai: planeta sukasi greitai, Saulės vėjas retas, todėl dominuoja plazmos judėjimas dėl sukimosi. O Saturnas, kuris sukasi lėčiau už Jupiterį, nors veikiamas dar retesnio Saulės vėjo, patenka į tarpinį regioną, kur svarbūs abu veiksniai – tai paaiškina pašvaisčių nepastovumą. Šie modeliai duoda aiškias prognozes ir apie Urano bei Neptūno pašvaistes, kurias bus galima patikrinti nusiuntus ten dedikuotų zondų. Taip pat jie bus naudingi interpretuojant pašvaisčių stebėjimus egzoplanetose: erdviškai išskirti jų neturime galimybės, bet žinodami planetos atstumą nuo žvaigždės ir sukimosi spartą, galėsime prognozuoti, kokios pašvaistės turėtų būti. Arba priešingai, žinodami pašvaisčių pobūdį galėsime įvertinti sukimosi spartą ar magnetinio lauko stiprumą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Artimiausia tranzituojanti žemiška egzoplaneta. Dauguma žinomų egzoplanetų yra labai karštos – tiesiog kuo arčiau žvaigždės skrieja planeta, tuo lengviau ją aptikti. Bet kartais randame ir planetų, kurių temperatūra turėtų būti tinkama skystam vandeniui egzistuoti. Šis kriterijus laikomas labai svarbiu planetos gyvybingumui, nes bent jau žemiškai gyvybei vanduo yra būtinas. Kitas svarbus kriterijus – atmosfera, kuri apsaugo gyvybę nuo žvaigždės žybsnių ir vėjo, meteoritų smūgių ir kosminių spindulių. Dabar atrasta planeta, kuri tenkina temperatūros kriterijų, galimai turi atmosferą, yra uolinė ir skrieja palyginus netoli nuo mūsų. Gliese 12b identifikuota egzoplanetų paieškos teleskopo TESS duomenyse, tačiau vien jų neužteko, kad būtų įmanoma nustatyti jos orbitos periodą, taigi ir atstumą nuo žvaigždės. Atlikę papildomus žvaigždės – Gliese 12 – stebėjimus tyrėjai išsiaiškino, kad planeta aplink žvaigždę apskrieja per beveik 13 Žemės parų. Atstumas tarp jos ir žvaigždės tesiekia 7% atstumo tarp Saulės ir Žemės, tačiau Gliese 12 už Saulę daug blausesnė, taigi planeta gauna tik 60% daugiau žvaigždės energijos, nei Žemė. Jei planeta neturi atmosferos, jos vidutinė paviršiaus temperatūra turėtų siekti 42 Celsijaus laipsnius – apie 25 laipsniais daugiau, nei Žemės, tačiau dar ne per daug, kad išgaruotų paviršinis vanduo. Turint omeny, kad planeta aptikta tranzitų metodu – stebint žvaigždės pritemimus, kai planeta praskrenda tarp jos ir mūsų – ji yra puikus taikinys atmosferos paieškai, stebint James Webb teleskopu. Planetos spindulys panašus į Žemės arba truputį mažesnis, tad ji tikrai yra uolinė. Sistemą nuo mūsų skiria vos 12 parsekų – apie devynis kartus daugiau, nei artimiausią žvaigždę Kentauro Proksimą, tačiau mažiau, nei bet kurią ankstesnę aptiktą uolinę tranzituojančią egzoplanetą. Tai irgi leis gauti geresnius žvaigždės duomenis, nei kitų planetų atveju. Žvaigždės, panašios į Gliese 12 – gerokai mažesnės ir šaltesnės už Saulę – yra labai dažnos, tad dažnos ir planetos prie jų. Tačiau planetos, kurių temperatūra tinka skystam vandeniui, prie šių žvaigždžių skrieja labai arti, todėl jas veikia labai stiprūs žvaigždžių vėjai. Kol kas neaišku, ar tokios planetos gali išlaikyti savo atmosferas. Gliese 12b atmosferos paieškos padės atsakyti į šį klausimą bent vienu atveju ir atvers kelią analogiškiems tyrimams ateityje. Tai svarbu ir gerokai artimesniems tyrimams, nes Saulės sistemoje turime dvi uolines planetas su reikšminga atmosfera – Venerą ir Žemę. Veneros atmosfera labai skiriasi nuo mūsiškės ir kol kas nėra aišku, kas šiuos skirtumus lemia. Sužinoję daugiau apie panašaus dydžio egzoplanetų atmosferas – ar jos panašios į Žemės, Veneros, visai kitokios ar apskritai neegzistuoja – galėsime geriau suprasti ir savo pačių atmosferos istoriją.
Šis atradimas yra vienas iš visos šūsnies, kuri padaryta apjungus TESS ir antžeminio teleskopo Keck, turinčio labai tikslų spektrografą, galimybes. TESS aptinkami tranzitai gali būti interpretuojami įvairiai, tad planetos egzistavimo patvirtinimui paprastai daromi radialinio greičio matavimai – matuojamas planetos gravitacijos poveikis žvaigždės judėjimui. Keck būtent tai ir darė, o šiame rinkimyje pristatomi 126 planetų stebėjimai. Tarp jų 15 planetų masės išmatuotos pirmą kartą, dar 17 planetų egzistavimas patvirtintas statistiniais metodais, kitos planetos buvo žinomos anksčiau. Svarbi išvada, kad visi pasirinkti TESS atrasti objektai patvirtinti kaip planetos; tai rodo, kad TESS duomenyse yra labai mažai klaidingų aptikimų. Tyrimo rezultatai publikuojami keliuose straipsniuose: Gliese 12b atradimas – MNRAS, visas katalogas – The Astrophysical Journal Supplement Series.
***
Tarpinių juodųjų skylių formavimasis. Astronomai skiria dvi juodųjų skylių rūšis. Žvaigždinės masės juodosios skylės susidaro mirštant masyvioms žvaigždėms ir yra kelių ar kelių dešimčių Saulės masių. Supermasyvios juodosios skylės turi bent šimtus tūkstančių Saulės masių, randamos galaktikų centruose, o jų kilmė iki galo neaiški. Į tarpą tarp šių masių intervalų turėtų egzistuoti tarpinės masės juodosios skylės (IMBH); keletas jų galbūt atrasta pastaraisiais metais, nors rezultatai interpretuojami nevienareikšmiškai. Dažniausia tikėtinų IMBH atradimų vieta yra kamuoliniai spiečiai – bent dešimčių tūkstančių žvaigždžių telkiniai, palaikomi savo pačių gravitacijos. Yra du teoriniai modeliai, kuriais aiškinamas IMBH atsiradimas spiečiuose. Pagal pirmąjį, spiečiaus centre žvaigždės susitelkusios taip glaudžiai, kad gali susijungti į tūkstančių Saulės masių darinį, kuris greitai kolapsuoja į juodąją skylę. Tačiau toks darinys turėtų pūsti labai stiprų vėją ir prarasti didžiąją dalį masės iki kolapsuodamas. Antrasis scenarijus – juodųjų skylių tarpusavio susijungimai tankiame spiečiaus centre. Tačiau kiekvieno susijungimo metu susidaranti juodoji skylė gauna postūmį į šoną; tikėtina, kad tokių postūmių užtektų skylei išmesti iš spiečiaus, iki jos masei pasiekiant kelis šimtus Saulės masių, toli gražu ne stebimus tūkstančius. Tad kaip gali IMBH susiformuoti spiečiuose? Dabar mokslininkai teigia išsprendę šį klausimą: pasirodo, abu scenarijai turi panašią įtaką. Šiam tyrimui jie sukūrė skaitmeninį modelį, kuriame galėjo labai tiksliai sekti pavienių žvaigždžių judėjimą ir evoliuciją; ankstesniuose modeliuose judėjimas dažnai sekamas supaprastintai, arba vidurkinant daugelio žvaigždžių savybes. Naujojo modelio rezultatai parodė, kad tarpusavyje besijungiančios žvaigždės duoda pradžią šiek tiek masyvesnėms, nei įprasta, juodosioms skylėms, kurių tarpusavio susijungimai išaugina daugiau nei tūkstančio Saulės masių objektą iki jam patiriant postūmį, galintį pašalinti skylę iš spiečiaus. Didesnės masės objektui postūmiai nebėra tokie aktualūs, nes nepajėgia išmesti jo lauk. Sumodeliavę procesą įvairaus dydžio spiečiuose, tyrėjai nustatė, kad gaunamų IMBH masių ir spiečių masių santykiai gerai atitinka stebėjimų duomenis. Dabar jie ketina pritaikyti modelį tyrinėti nykštukinių galaktikų ir jose vykstančių žvaigždžių susijungimų evoliuciją, o vėliau – pirmuosius spiečius Visatoje, kuriuose galimai susidarė supermasyvių juodųjų skylių pradmenys. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.
***
Tamsiosios materijos kupinos žvaigždės. Žvaigždės didžiąją dalį gyvenimo praleidžia vadinamojoje pagrindinėje sekoje. Tai raidos etapas, kurio metu žvaigždės centre vyksta termobranduolinės reakcijos, verčiančios vandenilį heliu. Reakcijų metu išsiskyrusi energija sukuria slėgį, kuris įveikia gravitaciją ir palaiko žvaigždės struktūrą. Naudojant įprastinę žvaigždžių klasifikacijos schemą – Hercšprungo-Raselo (HR) diagramą, kurioje atidedama žvaigždžių spalva ir absoliutinis ryškis (atitinkantys temperatūrą ir šviesį), – šios žvaigždės išsidėsto daugmaž įstrižoje tiesėje, nes jų šviesis ir temperatūra glaudžiai susiję. Sendama žvaigždė pereina į kitas, milžinių, stadijas, kol galiausiai miršta. Dabar mokslininkai apskaičiavo labai egzotiškų žvaigždžių, kurių centruose daug tamsiosios materijos, savybes ir padėtis HR diagramoje. Užsiimti tokiais skaičiavimais juos paskatino keistos žvaigždės Paukščių Tako galaktikos centre. Ten, arti centrinės supermasyvios juodosios skylės, skrieja keli šimtai žvaigždžių, sudarančių vadinamąjį S spiečių. Jų kilmė nėra iki galo aiški, mat juodosios skylės gravitacija turėtų trukdyti žvaigždėms formuotis vietoje, tačiau S spiečiaus žvaigždės yra pernelyg jaunos, kad būtų spėjusios atmigruoti iš toliau. Maža to, jos visos atrodo gana masyvios ir labai jaunos, o kiek senesnių ir mažesnių žvaigždžių, kurių tikėtumėmės įprastame spiečiuje, nerandama. Pasiūlymų, kaip S žvaigždės galėjo susiformuoti, netrūksta, tačiau nei vienas kol kas nėra visuotinai priimtas. Dar Galaktikos centre turėtų būti daug tamsiosios materijos, nors jos masė ten ir nėra dominuojantis komponentas. Kuo didesnis dalelių tankis, tuo daugiau šansų, kad jos susidurs ir anihiliuos – bent jau taip teigia kai kurie teoriniai modeliai, aiškinantys tamsiosios materijos prigimtį. Anihiliacijos metu išskiriami gama fotonai, kurie gali padidinti slėgį žvaigždės viduje. Naujojo tyrimo autoriai įvertino tikėtiną papildomą slėgį, kurį sukurtų tamsiosios materijos anihiliacija S žvaigždėse, ir apskaičiavo pasikeitusias žvaigždžių savybes. Didžiausią efektą tamsioji materija turi mažiausioms žvaigždėms, tačiau ir masyvių žvaigždžių gyvenimai gali pailgėti, nes aukštesnis slėgis išpučia žvaigždę ir sulėtina termobranduolinės sintezės reakcijas, taigi vandenilis žvaigždėje baigiasi vėliau. Labai arti centro esančios ir mažesnės masės žvaigždės apskritai gali nepasiekti pagrindinės sekos – tamsiosios materijos suteikiamo slėgio visiškai pakanka nusverti jų gravitacijai, todėl žvaigždės niekada nepradeda termobranduolinių reakcijų. Tamsiosios materijos anihiliacijos vyksta nuolatos, tad jei žvaigždė nenutolsta nuo Galaktikos centro, ji gali gyventi neribotą laiką. Tiesa, ji taip pat būtų šalta, nors ir šviesi. Tokių žvaigždžių Paukščių Tako centre kol kas neaptikta, bet ateityje galima bandyti jų ieškoti ir taip patikrinti šį modelį. Atradus tokių žvaigždžių, būtų galima nustatyti ir tamsiosios materijos savybes, mat jos poveikis žvaigždžių evoliucijai labai priklauso nuo tamsiosios materijos tankio, dalelių masės ir sąveikos skerspjūvio ploto. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Masyvios magnetinės žvaigždės Magelano debesyse. Kai kurios masyvios žvaigždės Paukščių Take turi stiprų magnetinį lauką. Manoma, kad jis svarbus tokių žvaigždžių evoliucijai, ypač gyvenimo pabaigai, kai po supernovos sprogimo lieka neutroninė žvaigždė arba juodoji skylė. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad įtaka turėtų būti dar stipresnė galaktikose su mažesniu cheminių elementų, sunkesnių už helį, kiekiu. Tokios sąlygos buvo svarbios ankstyvoje Visatoje, taip pat jomis pasižymi mažesnės už Paukščių Taką galaktikos. Deja, norint išmatuoti žvaigždžių magnetizmą, reikia labai aukštos kokybės spektro duomenų, kad pavyktų atskirti nedidelius spektro linijų pokyčius. Taigi pirmi magnetinio lauko matavimai užgalaktinėse žvaigždėse atlikti tik dabar. Tyrimo autoriai pasirinko stebėti keletą masyvių jaunų žvaigždžių Didžiajame Magelano debesyje ir vieną masyvią dvinarę sistemą Mažajame Magelano debesyje. Visose pavyko išmatuoti tūkstančių gausų eilės magnetinius laukus. Palyginimui, Žemės ir Saulės magnetinis laukas vidutiniškai siekia pusę gauso, o minėtų masyvių magnetinių žvaigždžių Paukščių Take – irgi tūkstančiu gausų. Taigi bent jau šie rezultatai perša išvadą, kad cheminė galaktikos – taigi ir žvaigždės – sudėtis neturi įtakos magnetiniam laukui. Tiesa, norint ją patvirtinti, reikės daug daugiau duomenų, nes šios trys žvaigždės neabejotinai yra tik ledkalnio viršūnė. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.
***
LHC yra galingiausias dalelių greitintuvas Žemėje. Jis sukuria sąlygas, prilygstančias tam, kas Visatoje buvo mažiau nei sekundė po Didžiojo sprogimo. Tačiau ir šiandieninėje Visatoje natūraliai formuojasi tokios ir dar energingesnės dalelės; netgi Žemę jų pasiekia visai nemenkas srautas – maždaug po vieną į kvadratinį kilometrą per sekundę. Tai – kosminiai spinduliai, kurių didelė dalis atlekia iš supernovų. Apie supernovas, kaip galingiausius dalelių greitintuvus, pasakoja PBS Space Time:
***
Plika akimi galime pamatyti nedaug galaktikų – savo Paukščių Taką, Magelano debesis (deja, ne iš Lietuvos), esant geroms sąlygoms – Andromedą. Bet per nedidelį teleskopą iškart atsiveria daug įvairesnis vaizdas. Štai Žirafos žvaigždyne, tarp Kasiopėjos ir Didžiosios Lokės (dar žinomos kaip Didieji Grįžulo ratai), į Lokės pusę, galime išvysti šią galaktiką, NGC 2403. Ji keletą kartų mažesnė už Paukščių Taką, tačiau sparčiai formuoja žvaigždes. Būtent jaunų žvaigždžių sušildytos dujos matomos nuotraukoje kaip rožinės dėmės. Aplink galaktiką matyti keletas Paukščių Tako dulkėtų debesų.
***
Dirbtinis intelektas matuoja žybsnių nuotolius. Gama spindulių žybsniai (GRB) yra trumpi labai intensyvios gama spinduliuotės pliūpsniai, pasiekiantys Žemę iš įvairių pusių. Yra du žinomi jų šaltiniai: trumpieji, iki dviejų sekundžių gama spinduliuotę paskleidžiantys GRB įvyksta jungiantis neutroninių žvaigždžių poroms, o ilgesni – sprogstant labai masyvioms greitai besisukančioms žvaigždėms. Šių reiškinių aptikta tūkstančiai, tačiau tik nedidelės dalies atstumas išmatuotas patikimai. Nežinant atstumo, sunku pasakyti, koks jų tikrasis šviesis, kaip dažnai jie vyksta skirtingu metu Visatos istorijoje ir ištirti kilmės procesų detales. Dabar mokslininkai pasiūlė net du būdus nustatyti GRB atstumams, pasitelkiant į pagalbą mašininio mokymosi algoritmus. Pirmajam būdui pasitelktos nuotraukos regimųjų spindulių diapazone, vadinamoji optinė liekamoji spinduliuotė (optical afterglow). Ji švyti daug ilgiau, nei gama spinduliuotė, o jos spektras, intensyvumas ir kitimas laikui bėgant, pasirodo, gana gerai dera su bendru šviesumu, kurį galima panaudoti atstumo nustatymui. Šią dermę aptikti pavyko mašininio mokymo algoritmu analizuojant Swift kosminio teleskopo duomenis. Šis teleskopas skirtas būtent GRB paieškoms, tačiau tik maždaug ketvirtis jo atradimų iki šiol turėjo patikimus atstumo įvertinimus. Algoritmu identifikuoti atstumai labai gerai dera su žinomais, tad ir kiti rezultatai turėtų būti patikimi. Viena įdomi išvada, gauta iš šio tyrimo – per pastaruosius septynis milijardus metų GRB dažnumas Visatoje kone keletą kartų viršija tai, ko tikėtumėmės, jei už juos būtų atsakingos jaunos žvaigždės. Tai reiškia, kad didelę jų dalį – net ir ilgųjų – turbūt sukelia neutroninių žvaigždžių susijungimai arba koks nors kitas, dar nežinomas, procesas.
Kitame tyrime nagrinėti tik ilgieji žybsniai, tačiau nagrinėjami rentgeno stebėjimų duomenys ir taikomas ne vienas mokymo algoritmas, o visa jų grupė. Toks metodas leidžia dar patikimiau identifikuoti jų savybes. O rentgeno liekamoji spinduliuotė matoma gerokai didesniais atstumais, taigi taip identifikuoti GRB atstumai gali būti naudojami net ir Visatos plėtimuisi nagrinėti. Įvertinti 154 naujų GRB atstumai, siekiantys kone Visatos pradžią – galaktiką mažiau nei 500 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose: pirmojo metodo aprašymas The Astrophysical Journal Letters, antrojo aprašymas ir 150 gama žybsnių katalogas – The Astrophysical Journal Supplement Series.
***
Pagerintas tolimiausios galaktikos rekordas. James Webb teleskopas nuo pat pirmųjų atradimų verčia permąstyti teorinius modelius apie pirmųjų galaktikų formavimąsi. Vienas iš būdų, kaip jis tai daro – vis tolimesnių galaktikų atradimas. Štai ir vėl: neseniai paskelbta apie dvi naujas galaktikas, tolimesnes už bet kurias anksčiau žinomas. Kuo galaktika toliau, tuo jos šviesa ilgiau keliauja mūsų link, taigi matome ją iš jaunesnės Visatos laikų. Abiejų naujųjų radinių raudonasis poslinkis – labiausiai tiesioginis atstumo matavimo būdas, parodantis, kiek kartų išsiplėtė Visata nuo tada, kai buvo išspinduliuota jų šviesa – siekia maždaug 14; tai reiškia, kad spinduliuotė pailgėja apie 15 kartų. Tolimesnės iš dviejų galaktikų išmatuotas raudonasis poslinkis yra 14,32; pagal standartinį kosmologinį modelį tai reiškia, kad kai spinduliuotė pradėjo savo kelionę mūsų link, Visatos amžius tesiekė 290 milijonų metų – apie 2% dabartinio. Iš pradžių galaktiką ištirti buvo sudėtinga, nes ji dangaus skliaute beveik glaudžiasi šalia kitos, daug artimesnės. Visgi dedikuoti stebėjimai leido ne tik išmatuoti spektrą, bet ir įvertinti pačios galaktikos dydį. Jis pasirodė esąs apie 250 parsekų – maždaug 10 kartų mažiau, nei atitinkamas dydis Paukščių Takui. Spinduliuotė, sklindanti iš tokio regiono, tegali būti tik jaunų žvaigždžių skleidžiama šviesa, o aktyvaus branduolio spinduliuotė taip pasklisti negalėjo. Galaktika aptikta ir jos raudonasis poslinkis nustatytas pagal Laimano lūžį: taip vadinamas staigus iš galaktikos sklindančios energijos sumažėjimas, nagrinėjant fotonus su trumpesniu nei 91,2 nanometrų bangos ilgiu. Energingesni (trumpesnio bangos ilgio) fotonai gali jonizuoti galaktikoje esančias dujas, todėl iš jos nepabėga. 15 kartų padidėjęs bangos ilgis atnešė Laimano lūžį kaip tik į JWST stebimus infraraudonųjų spindulių diapazonus. Pažvelgę į galaktiką per kitą JWST instrumentą, tyrėjai aptiko daugiau žvaigždžių spinduliuotės požymių. Iš jų galima spręsti, kad galaktika stebimu metu turėjo arti milijardo Saulės masių žvaigždžių, kurių dauguma susiformavo per pastaruosius keletą milijonų metų. Stebimu metu galaktikoje formavosi 20-30 Saulės masių naujų žvaigždžių per metus. Įdomu, kad tos žvaigždės jau nebuvo pirmykštės, o turėjo deguonies. Taigi vos per 290 milijonų metų Visatoje jau spėjo susiformuoti ir numirti pirmoji žvaigždžių karta, paskleidusi į aplinką už litį sunkesnių cheminių elementų. Šis atradimas dar kartą patvirtina, kad ankstyvojoje Visatoje žvaigždės ir galaktikos formavosi sparčiai, daug sparčiau, nei prognozuoja dauguma dabartinių modelių. Tyrimo rezultatus rasite dviejuose straipsniuose arXiv: atradimas, ilgesnės spinduliuotės paieškos.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse