Praeitą savaitę viso pasaulio žiniasklaida mirgėjo pranešimais apie gyvybės atradimą Marse. Kaip neretai būna, daugelio pranešimų turinys labiau atkartojo jų autorių (ar NASA viešųjų ryšių atstovų) svajones, nei tikras žinias, tačiau iš tiesų atradimas tikrai įdomus. Ir ne vienintelis, susijęs su Marsu: dar praeitą savaitę pateiktas paaiškinimas, kaip jaunas Marsas galėjo būti toks šiltas – labai stiprų šiltnamio efektą galėjo kurti sieros heksafluoridas. Kitose naujienose – 3I/ATLAS kilmės sistemos paieškos, juodųjų skylių paspyrimo ir atitikimo reliatyvistinėms prognozėms matavimai bei kelis kartus pasikartojęs gama spindulių žybsnis. Gero skaitymo!

***

Prieš savaitę su trupučiu matėme pilną Mėnulio užtemimą. Žemės šešėlis yra didesnis už Mėnulį, tad palydovą uždengia gana ilgam laikui. Fotografuodami Mėnulį užtemimo pradžios, maksimumo ir pabaigos metu galime pamatyti visą šešėlio dydį ir įsitikinti (jei kam netyčia kiltų abejonių), jog mūsų planeta tikrai apvali.

***

Saulės tachoklinos geometrijos paaiškinimas. Saulę sudaro centrinė spindulinė zona, kur energija išorėn perduodama fotonais, ir išorinė konvekcinė, kur energiją perduoda kylanti karšta plazma. Riba tarp jų, ties maždaug 70% Saulės spindulio, vadinama tachoklina. Manoma, kad ji vaidina esminį vaidmenį reguliuojant Saulės aktyvumą, nes magnetinis laukas generuojamas tik konvekcinėje Seismologiniai – garso bangų ir virpesių sklidimo – matavimai rodo, kad tachoklina yra labai plona. Šis faktas ilgai laiką buvo mįslingas, nes šlytis tarp dviejų regionų teoriškai turėtų suformuoti besiplečiantį regioną. Dabar mokslininkai sukūrė beprecedentiškai detalius Saulės vidaus modelius, kuriuose spontaniškai susiformavo tachoklina ir paaiškėjo, kodėl ji išlieka plona. Jau anksčiau ta pati mokslininkų grupė pastebėjo, kad tam tikromis sąlygomis tachoklina gali išlikti plona, tačiau jos neatitiko Saulės vidaus sąlygų. Problema atkuriant šias sąlygas – Saulės magnetiniam laukui ir kitiems vidaus reiškiniams įtakos turi daugybė fizikinių procesų, kurie veikia nuo 10 metrų iki milijono kilometrų erdvės ir nuo sekundžių iki metų laiko skalėmis. Naujajame tyrime pavyko pasiekti tinkamą skyrą, kad pakankamą reikšmę įgytų spinduliuotės, o ne hidrodinaminiai efektai – būtent pirmieji gali išplėsti tachokliną Saulėje, o antrieji joje yra nereikšmingi. Skaičiavimų rezultatai atskleidė netikėtą sinergiją: modeliuose spontaniškai susiformavo tachoklina, o jos palaikomas dinamo efektas generavo magnetinį lauką, kuris, savo ruožtu, palaikė ploną tachoklinos geometriją. Paaiškėjo, kad dinamas konvekcinėje zonoje yra ašiškai nesimetriškas, todėl prasiskverbia gilyn į spindulinę zoną ir taip sukuria magnetinį paviršiaus įtempimo analogą, kuris sulaiko tachokliną nuo išplitimo dėl spinduliuotės poveikio. Tachoklinos sulaikymas tęsiasi daug magnetinių ciklų, t.y. ilgiau, nei laikotarpis, per kurį kiti procesai galėtų ją destabilizuoti. Saulės tachoklinos supratimas svarbus ne tik nagrinėjant Saulę, bet ir kitų žvaigždžių magnetinių savybių analizei. Šios savybės, savo ruožtu, gali lemti planetų tinkamumą gyvybei. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Redokso reakcijų pėdsakai Marse. Neabejotinai daugiausiai dėmesio praeitą savaitę sulaukusi naujiena – pranešimai apie Perseverance marsaeigio atradimus. Šis prietaisas jau beveik ketverius metus tyrinėja Jezero kraterio uolienas, ieškodamas senovės Marso geologinių procesų įrodymų ir galimų gyvybės ženklų. Gyvybės egzistavimas Marse, dabar ar praeityje, yra vienas įdomiausių, bet ir sunkiausių planetų mokslo klausimų. Neabejojama, kad pirmieji nežemiškos gyvybės pėdsakai (nesvarbu, Marse ar kitur), kuriuos aptiksime, nebus akivaizdūs, o atsiskleis tik po daugybės nuodugnių tyrimų. Naujasis Perseverance atradimas – reikšmingas žingsnis tokių pėdsakų atradimo link: marsaeigio surinktuose duomenyse užfiksuoti žemos temperatūros redokso reakcijų pėdsakai. Anksčiau Perseverance tirti uolienų mėginiai suteikė įrodymų, kad Marse egzistavo organiniai junginiai, tačiau jų kilmė – biologinė ar geologinė – išliko neaiški. Pernai marsaeigis aptiko įdomiai atrodančių taškuotų uolienų regione, pavadintame Bright Angel. Naujojo tyrimo autoriai pateikė šios uolienos mineralų tyrimą ir aptiko organinės anglies turinčias nuosėdas su specifiniais mineraliniais dariniais, kuriuos Žemėje paprastai palieka biologiniai procesai. Bright Angel uolienos yra vakariniame Jezero kraterio pakraštyje, pavadintame Neretvos slėniu pagal upę Bosnijoje. Detalūs geologiniai, petrografiniai (akmenų išvaizdos) ir geocheminiai tyrimai atskleidė, kad organinės anglies turinčiuose molinguose akmenyse yra mažesnių nei milimetro dydžio taškelių ir milimetrų dydžio reakcijos frontų – regionų aplink taškelius, kuriuose daug geležies fosfatų ir sulfidų mineralų. Tokie mineralai susidaro redokso reakcijų metu, kai elektronai transportuojami iš reduktorių į oksidatorius, išgaunant energiją. Žemėje daugelis gyvų organizmų kaip reduktorių naudoja gliukozę, o oksidatorius yra deguonis, tačiau egzistuoja ir daugybė kitų galimų junginių. Vienas galimas oksidatorius – vadinamoji feritinė geležis, kuri ir davė pagrindą rastiems mineralams. Geologinės aplinkos savybės rodo, kad šios reakcijos vyko žemose temperatūrose. Mokslininkai laboratoriškai išnagrinėjo įvairius kelius, kuriais redokso reakcijos su organine medžiaga gali suformuoti aptiktus mineralus. Žemėje tokie procesai dažnai susiję su mikroorganizmų veikla arba organinės medžiagos biologiniu skaidymu. Deja, pasakyti, ar Marse reakcijos irgi vyko veikiant mikroorganizmams, galėtume tik atlikę detalius laboratorinius tyrimus. Perseverance jau surinko šių uolienų mėginį pargabenimui į Žemę, tačiau kada jie bus parskraidinti – nežinia. Mars Sample Return, bendra ESA ir NASA misija, planuota ateinančio dešimtmečio pradžiai, šiuo metu sustabdyta, tad surinkti mėginiai kol kas guli Marse ir laukia geresnių žinių. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Vulkaninė siera šildė jauną Marsą. Jaunystėje, prieš puspenkto milijardo metų, Marsas turėjo storesnę atmosferą ir šiltesnį klimatą. Panašu, kad temperatūra ten buvo pakankama skystam vandeniui egzistuoti, tačiau tam reikėjo labai stipraus šiltnamio efekto. Kokie procesai ir junginiai atmosferoje galėjo jį sukelti, kol kas iki galo neaišku. Teoriniai modeliai rodo, kad vulkaninė veikla galėjo išmesti į atmosferą daugybę dujų, tarp jų ir sieros junginius, kurie galėjo paveikti planetos klimato sąlygas. Ankstesni tyrimai daugiausia nagrinėjo sieros dioksido (SO₂) poveikį, tačiau šie modeliai neatsižvelgė į sudėtingus cheminius procesus, vykstančius magmoje kintant temperatūrai ir slėgiui. Dabar mokslininkai sumodeliavo, kaip sieros, anglies ir vandenilio dujos išsiskiria iš Marso magmos, ir nustatė, kad vulkaninė veikla galėjo formuoti palankų gyvybei klimatą. Tyrėjai panaudojo Marso meteoritų cheminės sudėties duomenis ir suskaičiavo daugiau nei 40 kompiuterinių modelių su skirtingomis magmos temperatūromis, koncentracijomis ir chemine sudėtimi, siekdami įvertinti, kiek anglies, azoto ir sieros dujų galėjo būti išmetama ankstyvajame Marse. Vietoj aukštų sieros dioksido koncentracijų, kurias prognozavo ankstesni modeliai, tyrimas atskleidė, kad vulkaninė veikla prieš 3-4 milijardus metų galėjo išmesti daugybę chemiškai redukuotų sieros formų – labai reaktyvių junginių, tokių kaip vandenilio sulfidas, sieros dujos ir galimai sieros heksafluoridas. Pastarasis junginys yra itin stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Šie reaktyvūs sieros junginiai galėjo kondensuotis kaip sulfidai ir gryna siera, o vėliau, sąveikaudami su deguonimi, formuoti sulfatų nuosėdas, stebimas šiandieniniame Marso paviršiuje. Modeliai taip pat rodo, kad stingstanti magma galėjo prisisotinti grafito ir sulfidų – tai paaiškina aukštą anglies ir sieros koncentraciją Marso plutoje. Taigi sieros junginiai, ypač heksafluoridas, galėjo stipriai šildyti Marso paviršių ir taip sudaryti sąlygas, palankias skystam vandeniui egzistuoti. Be to, redukuotieji sieros junginiai ir cheminių reakcijų sąlygos primena hidrotermines versmes Žemėje. Šiuose povandeniniuose regionuose randama įvairiausių unikalių mikroorganizmų, tad gali būti, jog panašiomis sąlygomis gyvybė ėmė megztis ir Marse. Šie rezultatai dera ir su neseniai Curiosity marsaeigio padarytu atradimu, kad Marso paviršiuje egzistuoja grynos sieros, nesurištos su deguonimi. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.

***

Iš kur atskrido ATLAS? Tarpžvaigždiniai objektai, bent jau tie, kuriuos pavyksta aptikti, yra ypač reti svečiai Saulės sistemoje. Iki šiol aptikti tik trys tokie kūnai: 1I/’Oumuamua 2017-aisiais, 2I/Borisov 2019-aisiais ir 3I/ATLAS šiemet liepą. Pastarasis išsiskiria gana dideliu aktyvumu – kometišką uodegą suformavo toliau nuo Saulės, nei įprasta vietinėms kometoms – ir netikėtai dideliu greičiu, kuris jau ties Jupiterio orbita siekė apie 60 km/s. Tirdami ATLASo vainiką bei uodegą, mokslininkai gali kone tiesiogiai analizuoti kitos planetinės sistemos medžiagą. Deja, kol kas neaišku, iš kurios Galaktikos srities ir kokiu keliu ši kometa pasiekė mus. Dabar mokslininkai pasitelkė Gaia teleskopo duomenis ir pirmą kartą atsekė galimus tarpžvaigždinės kometos susitikimus su žvaigždėmis per paskutinius 10 milijonų metų. Tyrėjai apskaičiavo 3I/ATLAS orbitą per pastaruosius 10 milijonų metų. Taip pat jie paėmė Gaia trečiojo duomenų paketo žvaigždes, kurioms įmanoma patikimai apskaičiuoti padėties pokyčius per tokį patį laikotarpį. Apjungę skaičiavimų rezultatus, jie ieškojo visų ATLASo praskridimų mažesniu nei dviejų parsekų atstumu. Tokių jie aptiko 93, iš kurių 62 galima laikyti patikimais. Du parsekai – tikrai daug, daugiau nei atstumas iki artimiausios Saulei žvaigždės. Taigi šie prasilenkimai įtakos ATLASo trajektorijai praktiškai neturėjo. Artimiausia kometos trajektorijai žvaigždė buvo nutolusi 0,3 parseko; net ir šis prasilenkimas objekto greitį pakeitė tik puse metro per sekundę. Taigi ATLASo orbita pastaruosius 10 milijonų metų praktiškai nekito, o jo kilmės sistemos reikia ieškoti didesniu nei 500 parsekų atstumu. Tiesa, visos 62 artimų prasilenkimų žvaigždės priklauso pagrindinei sekai, o milžinių ar baltųjų nykštukių nėra. Tai greičiausiai yra duomenų šališkumo pasekmė, mat Gaia apžvalgoje dominuoja būtent pagrindinės sekos žvaigždės. Nors ne pagrindinės sekos žvaigždžių apskritai ir yra mažiau, jų įtaka ATLASo orbitai galėjo būti reikšminga. Šis tyrimas svarbus ne tik 3I/ATLAS supratimui, bet ir būsimų tarpžvaigždinių objektų tyrimams – Vera Rubin observatorija turėtų aptikti 1-2 tokius objektus kasmet. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Encelado čiurkšlės – paviršinės? Saturno palydovas Enceladas garsus vandens čiurkšlėmis, kurios veržiasi iš plyšių ledo plutoje arti pietinio ašigalio. Jų medžiaga netgi formuoja vieną Saturno žiedų. Šiose čiurkšlėse Cassini zondas aptiko ne tik vandens molekules, bet ir sudėtingesnių organinių junginių, kurie laikomi svarbiais gyvybės užuomazgoms ir galimai skverbiasi iš po ledu plytinčio vandenyno. Tačiau kol kas nebuvo aišku, ar šie junginiai tikrai atsiranda vandenyno gelmėse, ar gali formuotis ir kitomis aplinkybėmis. Enceladą nuolatos bombarduoja energingos dalelės iš Saturno magnetosferos, kurios galėtų keisti paviršiaus ledo cheminę sudėtį ir formuoti naujus junginius. Dabar mokslininkai laboratorijoje atkūrė Encelado paviršiaus sąlygas ir nustatė, kad magnetosferinio bombardavimo metu gali formuotis daugelis organinių junginių, aptiktų čiurkšlėse. Tyrėjai paruošė Encelado ledo analogus iš vandens, anglies dvideginio, metano ir amoniako mišinių bei apšaudė juos jonais, kurie gali susidaryti iš vandens molekulių – skirtingai jonizuoto deguonies, hidroksilo ir vandens dalelėmis. Jonų energija siekė 10-45 keV ir atitiko tipines sąlygas Saturno magnetosferoje. Naudojami jautrius spektroskopus, tyrėjai stebėjo kiekvieno jono poveikį realiu laiku. Po apšaudymo pašildžius ledo mėginius, ėmė formuotis įvairūs sudėtingi organiniai junginiai, nes radiolizės metu susidarę radikalai pradėjo jungtis tarpusavyje. Visuose eksperimentuose susidarė anglies monoksidas CO, cianonas OCN− ir amonio jonas NH4+, o daugumos bandymų metu taip pat aptikti formamidas, acetilenas, acetaldehidas bei hidroksimetilo radikalai, karbaminė rūgštis, amonio karbamatas ir alkoholio tipo junginiai. Nors daugumos šių produktų anksčiau nebuvo pastebėta Encelado paviršiuje, kai kurie jų aptikti palydovo čiurkšlėse. Svarbu tai, kad šie junginiai susiformuoja per panašų laiko tarpą, kiek čiurkšlių ir paviršiaus medžiaga būna veikiama magnetosferinio spinduliavimo. Taigi bent dalis čiurkšlėse randamų sudėtingų junginių galėjo susiformuoti pačioje čiurkšlėje ar paviršiniame palydovo lede. Vadinasi, negalime būti tikri, kad organinės medžiagos, randamos Encelado čiurkšlėse, atspindi popaviršinio vandenyno savybes. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Planetary and Space Science.

***

Veros Rubin teleskopas – naujausias įspūdingos teleskopų šeimos Čilės kalnuose narys. Jo milžiniški veidrodžiai ir kameros leis per tris dienas atlikti dangaus apžvalgą, kuri anksčiau būtų pareikalavusi 20 metų. Apie šį technikos stebuklą plačiau pasakoja Astrum:

***

Tamsiosios materijos subhalas netoli Saulės. Tamsioji materija sudaro apie 85% visos Visatos materijos, tačiau ji sąveikauja su įprasta materija tik gravitaciškai, o šviesos nei sugeria, nei skleidžia. Taigi tiesiogiai ją aptikti nepaprastai sudėtinga. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad tamsioji materija telkiasi į įvairaus dydžio halus. Didžiausiuose jų auga galaktikų spiečiai, mažesniuose – galaktikos, o patys mažiausi gali būti ir visiškai nematomi, nes įprastos materijos jų gravitacija neišlaiko. Tokie halai gali būti pasklidę po galaktikas, taigi jų turėtų būti ir Paukščių Take. Nors viduje dujų ar žvaigždžių sankaupų ir neišlaiko, mažųjų halų, arba subhalų, gravitacija gali reikšmingai paveikti aplinkinius objektus. Visgi norint juos aptikti, reikia ypač tikslių matavimų. Dabar astronomai pirmą kartą aptiko tamsiosios materijos subhalą netoli Saulės sistemos, panaudodami pulsarų pagreičio matavimus. Tyrėjai išnagrinėjo dvinarių ir pavienių pulsarų – tiksliai periodiškai žybsinčių neutroninių žvaigždžių – judėjimo pagreičius ir aptiko, kad jie visi yra traukiami palyginus netolimo nematomo darinio. Aišku, traukiamos yra ir kitos žvaigždės bei dujos, tačiau tik pulsarų pagreičius įmanoma išmatuoti pakankamai tiksliai, kad pamatytume šį efektą. Gautieji duomenys leido apskaičiuoti, kad beveik kiloparseko atstumu nuo Saulės (arba 7,5 kpc nuo Galaktikos centro) yra masės telkinys, siekiantis bent 25 milijonus Saulės masių, o gal net ir 62 milijonus, jei jo masė pasklidusi šimtų parsekų regione. Nei Gaia teleskopo žvaigždžių kataloguose, nei vandenilio dujų stebėjimų duomenyse jokių sankaupų toje erdvės vietoje nematyti, taigi masės telkinys gali būti tik tamsiosios materijos subhalas. Analizuodami visą pulsarų su pagreičių matavimais imtį, kuri apima apie pusketvirto kiloparseko visomis kryptimis aplink Saulę, mokslininkai nustatė, kad masyvūs, didesni nei 100 milijonų Saulės masių, subhalai Saulės apylinkėse greičiausiai neegzistuoja. Keliasdešimties milijonų Saulės masių halas kiloparseko atstumu maždaug atitinka standartinio kosmologinio modelio prognozes apie tikėtiną jų skaičių, bet tik tuo atveju, jei būtent tokios masės subhalai pasitaiko dažniausiai. Šis atradimas yra pirmasis tamsiosios materijos subhalo aptikimas, naudojant pulsarų judėjimo matavimo metodus, o tai atveria naują tamsiosios materijos tyrimų kelią. Didėjant pulsarų pagreičių matavimų skaičiui ir tikslumui, galėsime dar geriau suprasti Paukščių Tako tamsiosios materijos substruktūrą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Susijungusios juodosios skylės paspyrimas. Bendroji reliatyvumo teorija rodo, kad gravitacinės bangos neša judesio kiekį, todėl dviejų juodųjų skylių susijungimo metu susidariusi masyvesnė juodoji skylė gali būti „paspirta“ ir įgyti reikšmingą greitį. Spyris gali siekti šimtus ar net tūkstančius kilometrų per sekundę – to pakanka išardyti dvinarę ar daugianarę sistemą, išmesti juodąją skylę iš spiečiaus ar ir visai iš galaktikos. Spyrio stiprumas priklauso nuo susijungiančių juodųjų skylių masių santykio ir sukimosi, o jo krypties nustatymui reikia išmatuoti abiejų juodųjų skylių sukimosi ašių kryptis. Iki šiol gravitacinių bangų stebėjimuose paprastai būdavo nustatomas tik sukimosi ašių posvyris į orbitą, o pilnas trimatis kampas nenustatomas. Dabar mokslininkai parodė, kaip detalesnės gravitacinių bangų analizė leidžia apriboti šį kampą ir nustatyti realaus įvykio paspyrimo kryptį. Tyrėjai išnagrinėjo signalą GW190412 (skaičiai nurodo aptikimo datą), kuriame užfiksuotas ne tik pagrindinis virpėjimas, bet ir aukštesnės eilės modos, leidžiančios nustatyti daugybę detalių apie nesferiškas sistemos savybes. Pasitelkę bendrosios reliatyvumo teorijos prognozes apie skirtingų sistemų ir jų evoliucijos kelių skleidžiamus signalus, jie atmetė paspyrimo greičius, mažesnius už tipinį pabėgimo greitį iš tankių kamuolinių spiečių, kuris siekia apie 50 km/s. Jiems pavyko gana tiksliai nustatyti spyrio kryptį tiek dangaus plokštumos, tiek pirminės sistemos orbitos plokštumos atžvilgiu. Šis tyrimas atskleidžia naują gravitacinių bangų stebėjimų galimybę – ne tik aptikti juodųjų skylių susijungimus, bet ir pilnai charakterizuoti susidariusios masyvesnės juodosios skylės judėjimą. Tokios žinios padės geriau atsirinkti taikinius detalesniems stebėjimams, pavyzdžiui juodąsias skyles, besijungiančias prie aktyvių galaktikų branduolių, kur jų susiliejimams sąlygos palankesnės nei kitose aplinkose. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Juodosios skylės tikrai reliatyvistinės. Juodosios skylės neabejotinai yra viena įdomiausių ir egzotiškiausių bendrosios reliatyvumo teorijos prognozių. Ir ne tik prognozių – apie daugybės jų egzistavimą žinome taip gerai, kaip tik įmanoma astronomijoje. Visgi klausimų išlieka ne vienas, ypač apie tai, ar jų savybės tikrai atitinka bendrosios reliatyvumo teorijos prognozes. Nemažai esminių rezultatų apskaičiuota dar tada, kai juodųjų skylių beveik ar visai nebuvo aptikta, tačiau galimybės patikrinti atsiranda tik dabar. Dabar mokslininkai, analizuodami vieno stipraus gravitacinių bangų signalo duomenis, patvirtino tokias prognozes – Stepheno Hawkingo išvestą paviršiaus plotų dėsnį ir Roy’aus Kerro besisukančių juodųjų skylių erdvėlaikio struktūrą. Hawkingo paviršiaus plotų dėsnis, išvestas 1971 metais, teigia, kad juodosios skylės įvykių horizonto ribojamos sferos plotas niekada negali sumažėti; taigi dviem skylėms jungiantis susidariusios naujos skylės paviršiaus plotas negali būti mažesnis nei dviejų pradinių skylių plotų suma. O dar 1963 metais Roy’us Kerras išvedė lygtis, aprašančias erdvėlaikį aplink besisukančias juodąsias skyles, kurios prognozuoja labai specifinius vibracijų dažnius ir jų išnykimo greitį, kai po susiliejimo atsiradusi juodoji skylė nusistovi į elipsoido formą. Tyrimo autoriai analizei pasirinko ypač stiprų gravitacinių bangų signalą GW250114. Jį sukėlė dviejų beveik vienodos masės juodųjų skylių susijungimas: abiejų masės siekė apie 32-33 Saulės mases, be to, jos abi sukosi palyginus lėtai. Pradinių juodųjų skylių bendras paviršiaus plotas buvo maždaug 240 tūkstančių kvadratinių kilometrų, o susijungimo produkto 400 tūkstančių. Taip tiesiogiai patvirtinama, kad plotas išaugo, kaip ir prognozuoja Hawkingo teorija. Po susijungimo susidariusi juodoji skylė kelias sekundes virpėjo ir spinduliavo specifinio dažnio gravitacines bangas. GW250114 signalas buvo pakankamai stiprus, kad šiuos virpesius pavyktų išskaidyti į specifines modas. Tai leido nustatyti, kad jų dažnis ir gyvavimo trukmė puikiai atitinka Kerro prognozę. Vadinasi, realios juodosios skylės tikrai gali būti aprašomos Kerro lygtimis, o tai patvirtina, jog jos elgiasi pagal bendrosios reliatyvumo teorijos prognozes. Šie rezultatai patvirtina teorijos tikslumą ekstremaliomis sąlygomis bei atveria naują būdą tirti fundamentalius fizikos dėsnius. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.

***

Atsikartojantis gama spindulių žybsnis. Gama spindulių žybsniai (GRB) yra vieni energingiausių reiškinių Visatoje – trumpi, nuo milisekundžių iki kelių valandų trunkantys aukštos energijos spinduliuotės pliūpsniai. Jie atsiranda dėl katastrofiškų įvykių, pavyzdžiui masyvių žvaigždžių kolapso arba neutroninių žvaigždžių susidūrimų. Taigi pagal prigimtį GRB turėtų būti vienkartiniai reiškiniai: žybsniui įvykus, jo šaltinio nelieka, tad ir žybsnis negali atsikartoti. Bet dabar astronomai aptiko išskirtinį GRB 250702B (skaičiai rodo įvykio datą, o raidė – kelintas jis buvo aptiktas tą dieną), kuris metė iššūkį tokiam paveikslui. Liepos 2 dieną žybsnis buvo užregistruotas net tris kartus. Tik vėliau paaiškėjo, kad visi trys žybsniai nutiko toje pačioje vietoje, o bendrai gama spinduliuotė truko beveik visą parą, arba 100-1000 kartų ilgiau nei įprasta GRB. Dieną anksčiau rentgeno teleskopas Einstein Probe aptiko spinduliuotės suintensyvėjimą toje pačioje dangaus srityje. Europos pietų observatorijos Labai didelis teleskopas nustatė tikslią žybsnio padėtį ir toje vietoje aptiko nepaprastai raudoną infraraudonųjų spindulių šaltinį. Kiek vėliau Hubble kosminiu teleskopu patvirtinta, kad šaltinis yra ne Paukščių Take, o 1,2 gigaparseko nutolusioje galaktikoje. Ypač įdomu, kad trys aptikti gama spinduliuotės žybsniai atsikartojo beveik periodiškai – trečiasis žybsnis įvyko po laiko intervalo, kuris yra sveikasis pirmųjų dviejų žybsnių intervalo kartotinis. Tokio periodiškumo anksčiau niekada nebuvo aptikta per pusšimtį GRB tyrimų metų. Tyrėjai siūlo du galimus šio neįprasto elgesio paaiškinimus. Pirmasis – labai neįprasta maždaug 40 Saulės masių žvaigždės mirtis, kai dalis medžiagos lieka prie pat centre susidarančios juodosios skylės ir toliau ją maitina. Antrasis – žvaigždės potvyninis suardymas. Tiesa, pastarasis scenarijus reikalautų labai kompaktiškos žvaigždės, greičiausiai baltosios nykštukės, ir neįprastos juodosios skylės, kurios masė būtų tarpinė tarp gerai žinomų žvaigždinių ir supermasyvių. Abu variantai būtų beprecedentiniai, taigi bet kuriuo atveju GRB 250702B yra unikalus įvykis. Komanda toliau renka duomenis naudodama įvairius teleskopus, įskaitant James Webb, siekdama patikslinti galaktikos atstumą ir geriau suprasti šio nepaprasto objekto prigimtį. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Dulkių gaubiami kvazarai ankstyvoje Visatoje. Rejonizacijos epochoje, praėjus mažiau nei milijardui metų po Didžiojo sprogimo, Visatoje jau egzistavo ryškūs kvazarai – aktyvūs galaktikų branduoliai su sparčiai augančiomis supermasyviomis juodosiomis skylėmis. Jų kilmė bei spinduliuotės savybės svarbūs siekiant išsiaiškinti, kaip vyko ta pati Rejonizacija – procesas, kai didžioji dalis tarpgalaktinės medžiagos pavirto iš neutralios į jonizuotą. Standartiniai kvazarų paieškos metodai orientuoti į ryškius ultravioletinės spinduliuotės šaltinius, kurių spektruose matyti plačios emisijos linijos, rodančios dujų judėjimą stipriame juodosios skylės gravitacijos lauke. Tačiau James Webb teleskopas atskleidė netikėtai gausią silpnų ir dulkių gaubiamų aktyvių galaktikų branduolių populiaciją šiuo laikotarpiu, o ryšys tarp tokių objektų ir labiau įprastų kvazarų iki šiol nebuvo aiškus. Dabar astronomai aptiko ryškius, tačiau dulkių gaubiamus kvazarus ryškiausiose ankstyvosios Visatos galaktikose, taip apjungdami šias dvi aktyvių branduolių populiacijas. Tyrėjai išnagrinėjo 13 objektų, pradžioje atrinktų pagal ryškią Laimano alfa linijos spinduliuotę. Laimano alfa yra vandenilio atomų skleidžiama spinduliuotė ultravioletiniame ruože, kai šie sužadinami smūgiais ar fotonais. Objektai aptikti duomenyse iš daugiau nei 1000 kvadratinių laipsnių, arba apie 2% viso dangaus ploto apžvalgos. Išmatavę infraraudonųjų spindulių spektrą su James Webb teleskopu, septyniuose objektuose jie aptiko daugiau plačių vandenilio ir helio linijų, tačiau kai kurios kitos linijos, dažnai aptinkamos kvazaruose, buvo siauros. Linijos plotis rodo dujų judėjimo greitį, taigi duomenys leido atskirti, kuri spinduliuotė sklinda iš juodosios skylės prieigų, o kuri – iš tolimesnių galaktikos regionų. Vandenilio linijų intensyvumų santykiai rodo, kad objektus gaubia vidutiniškai dideli dulkių kiekiai. Tuo tarpu apskaičiuota spinduliuotės galia leidžia teigti, kad šie objektai spinduliuoja dėl medžiagos kritimo į 60 milijonų – 1,2 milijardo Saulės masių juodąsias skyles. Šios juodosios skylės auga gana sparčiai, beveik siekdamos vadinamąją Edingtono ribą, ties kuria spinduliuotės slėgis nusveria gravitaciją. Dauguma objektų erdviškai neišskirti ir todėl primena „mažus raudonus taškelius“, mat jų ultravioletinė spinduliuotė yra mėlyna (trumpų bangų sklinda daugiau, nei ilgų), o regimoji – raudona. Tyrėjai įvertino, kad tokių aktyvių branduolių koncentracija jaunoje Visatoje buvo maždaug 20 į kubinį gigaparseką – šis skaičius artimas klasikinių kvazarų koncentracijai. Tai rodo, kad reikšminga dalis aktyvių supermasyvių juodųjų skylių rejonizacijos epochoje slėpėsi dulkėse ir anksčiau buvo praleistos apžvalginiuose stebėjimuose. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

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

Laiqualasse