Astronomams „senovė“ dažniausiai reiškia milijardus ar bent milijonus metų, nes naujesnė praeitis dažniausiai nelabai skiriasi nuo dabarties. Laimei, turime būdų pasiekti tuos laikus – tyrinėdami mineralus arba stebėdami labai tolimus objektus, kurių šviesa iki mūsų keliaudama užtrunka. Štai mineralų tyrimai atskleidė, jog Žemės mantijoje egzistuoja uolienų, nepakitusių nuo laikų dar prieš Mėnulio susiformavimą. O Mėnulyje nukritusių meteoritų liekanos parodo tikslesnį Žemę ir Mėnulį pasiekiančių meteoroidų savybių pasiskirstymą, nei vien Žemės. Ankstyvoje Visatoje kai kurios galaktikos turėjo diskus; tai atrodo netikėta ir prieštarauja modeliams, bet panagrinėjus detaliau paaiškėjo, kad tie diskai buvo toli gražu ne tokie tvarkingi, kaip šiandieniniai. O tolimiausiose galaktikose, pasirodo, yra labai mažai dulkių, kas rodo, kad jaunoje Visatoje jos formavosi neefektyviai, nors cheminių elementų tam buvo pakankamai. Kitose naujienose – naujos rūšies magnetinės bangos Saulėje, nauji žvaigždžių srautai Paukščių Tako pakraščiuose ir galimas tamsiosios materijos anihiliacijos signalas centre. Gero skaitymo!
***
Atrastos proto-Žemės liekanos. Prieš 4,5 milijardo metų tik susiformavusią Žemę dengė lavos okeanai, o pluta ir mantija dar tik sluoksniavosi. Mažiau nei po 100 milijonų metų Marso dydžio kūnas smogė į jauną planetą, o ši katastrofa visiškai išmaišė ir išlydė planetos vidų, iš esmės perkurdama jos cheminę ir mineralinę sudėtį. Manyta, kad bet kokia originali proto-Žemės medžiaga buvo visiškai transformuota. Tačiau naujas tyrimas rodo kitaip. Tarptautinė mokslininkų komanda išanalizavo uolienas iš Grenlandijos ir Kanados šiaurės, kur randamos seniausios išlikusios uolienos, taip pat lavos nuogulas iš Havajų, kur ugnikalniai iš mantijos atnešė vienas seniausių ir giliausių medžiagų. Naudodami specialų masių spektrometrą, jie išmatavo trijų kalio izotopų santykį. Beveik visur Žemėje kalis daugiausiai egzistuoja dviem atmainomis: kalis-39 turi 19 protonų ir 20 neutronų, kalis-41 – 22 neutronus. Truputį radioaktyvaus kalio-40 randama labai nedaug, apie 0,01%, tačiau jo gausos variacijos gali atskleisti daug žinių apie uolienų kilmę. Seniausiose uolienose kalio-40 aptikta dar mažiau, nei įprasta kitur: gausa buvo maždaug 65 dalimis milijone mažesnė, nei kitose žinomose Žemės uolienose. Pasitelkę skaitmeninius modelius, tyrėjai apskaičiavo, kad įvairių meteoritų smūgiai laikui bėgant galėjo pakelti kalio-40 gausą Žemės uolienose nuo tokios, kokia atrasta seniausiose, iki randamos šiandien. Be to, analogiška tendencija aptikta ir tiriant kito elemento, rubidžio-100, gausą, tik čia ji priešinga: seniausiose uolienose šio izotopo gausiau, meteorituose – mažai, o šiandieninėje Žemėje randama tarpinė gausa. Tai yra greičiausiai pirmasis tiesioginis įrodymas, kad proto-Žemės medžiagos išliko giliojoje mantijoje, išvengė maišymosi po milžiniško Mėnulį suformavusio smūgio ir šiandien prisideda prie kai kurių ugnikalnių aktyvumo. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.
***
Vandenį nešę asteroidai Mėnulyje. Mėnulis, priešingai nei Žemė, neturi atmosferos, vandens telkinių ir gyvybės, todėl ant jo paviršiaus nukrenta daug daugiau meteoritų, o nukritę išlieka beveik nepakitę milijardus metų. Taigi analizuodami kosminių smūgių į Mėnulį istoriją gauname galimybę daug geriau suprasti masės persiskirstymo procesus Saulės sistemoje. Iš kitos pusės, aptikti meteoritus Mėnulyje nėra paprasta, o pargabenti į Žemę – dar sunkiau. Bet dabar Kinijos Chang’e-6 misijos surinktuose mėginiuose mokslininkai aptiko septynias olivinu turtingas skeveldras – tai gali būti anglinių chondritų, vieno iš meteoritų tipų, liekanos. Chang’e-6 misija parskraidino mėginius iš Apolono baseino, esančio Pietų ašigalio-Aitkeno (SPA) baseine. Ši struktūra tolimojoje Mėnulio pusėje yra seniausias ir didžiausias smūginis krateris Mėnulyje. Tyrėjai regolite – Mėnulio paviršiaus dulkėse – aptiko septynias olivino skeveldras su labai nevienodais granulių dydžiais. Jų tekstūra atitinka smūgio išlydytos ir vėliau sustingusios uolienos tipą, o mangano, geležies ir cinko atomų gausos santykiai nepanašūs į randamus jokiose kitose Mėnulio uolienose. Be to, deguonies izotopų – atmainų su skirtingu neutronų skaičiumi branduolyje – gausos pasiskirstymas dera su angliniais chondritais. Tokie asteroidai (ir iš jų atsirandantys meteoritai) yra turtingi lakiomis medžiagomis, įskaitant vandenį; jų gausu asteroiduose Ryugu ir Bennu, kuriuos tyrinėjo Japonijos ir JAV kosminės misijos, tačiau tarp Žemėje randamų meteoritų – nedaug. Taigi šis atradimas gerai dera su hipoteze, kad asteroidai buvo svarbus vandens ir kitų lakių medžiagų šaltinis tiek Mėnuliui, tiek Žemei. Žemėje jie greičiausiai neišliko labai ilgai, tačiau atradimas Mėnulyje leidžia teigti, kad tokių asteroidų vidinėje Saulės sistemos dalyje praeityje buvo daugiau, nei manyta iki šiol. Kol kas sunku įvertinti, kiek daug panašių meteoritų krito ir tebekrenta į Mėnulį, bet ateities analizė tokius skaičius turėtų pateikti. Šiame tyrime taikytas metodas bus naudingas ir nagrinėjant vėlesnius Mėnulio mėginius. Taip daug tiksliau sužinosime, kiek vandens į Žemę ir Mėnulį galėjo atnešti angliniai chondritai, o kiek jo turėjo atkeliauti iš kitų šaltinių. Tyrimo rezultatai publikuojami Proceedings of the National Academy of Sciences.
***
Saulės vainiką kaitinančios bangos. Saulės vainikas – išorinė žvaigždės atmosferos dalis – ne vieną dešimtmetį kelia vieną didžiausių astrofizikos mįslių. Jo temperatūra siekia milijonus laipsnių, nors Saulės paviršius įkaitęs tik iki mažiau nei 6000. Kaip išoriniai sluoksniai gali būti tiek karštesni, nei paviršius? Pagrindinė šiandieninė hipotezė susijusi su Alfveno bangomis. Tai yra magnetinio lauko virpesiai, galintys perduoti energiją per plazmą. Anksčiau ne kartą pastebėtos didesnės, izoliuotos Alfveno bangos; paprastai jos siejamos su Saulės žybsniais. Bet vien jų išskiriamos energijos nepakanka paaiškinti vainiko temperatūrai. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad turėtų egzistuoti ir kitoks Alfveno bangų tipas, vadinamas torsioninėmis bangomis. Jas galima įsivaizduoti kaip magnetinio lauko žarnas, besisukiojančias į vieną ir kitą pusę aplink savo ilgąją ašį. Dabar pirmą kartą pateikti stebėjimų duomenys, aiškiai rodantys egzistuojant šias mažo mastelio torsionines Alfveno bangas Saulės vainike. Atradimas padarytas naudojant galingiausią pasaulyje Saulės teleskopą – Daniel K. Inouye teleskopą Havajuose. Jame įrengtas labai jautrus spektropoliarimetras – prietaisas, kuris leidžia matuoti skirtingo bangos ilgio šviesos spindulių poliarizaciją, arba svyravimų kryptingumą. Šviesa, judėdama pro magnetinį lauką, yra poliarizuojama, todėl poliarizacijos analizė leidžia įvertinti lauko kryptį, o jos išskyrimas pagal bangos ilgį padeda atskirti skirtinguose Saulės sluoksniuose vykstančius procesus. Šiame tyrime mokslininkai sekė geležies jonų, įkaitintų iki 1,6 milijono laipsnių, judėjimą vainike. Stebėjimai leido sekti judėjimo pokyčius per minučių ar net trumpesnius laikotarpius, o nauji analizės metodai – atskirti magnetinio lauko žarnų siūbavimą nuo torsioninių judesių. Plazmos judėjimas pakaičiui artėjant ir tolstant nuo mūsų raiškiai parodė, kad torsioniniai judesiai Saulės vainike egzistuoja. Išmatuotos bangų amplitudės nedidelės, bet greičiausiai matuojant gaunami per maži rezultatai, nes skirtingų magnetinių žarnų, išsidėsčiusių išilgai stebėjimo linijos, duomenys susilieja tarpusavyje. Net ir išmatuoto stiprumo bangų pakanka paaiškinti didelę dalį Saulės vainiko kaitinimo ir Saulės vėjo maitinimo. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Apie tarpžvaigždinę kometą 3I/ATLAS internetuose galima išgirsti, pamatyti ir perskaityti visko: nuo protingų mokslinių naujienų iki visiškų blėnių. Fraser Cain atsako į kai kuriuos dažnai pasitaikančius klausimus ir padeda prasklaidyti kai kuriuos melus:
***
Atskleistos pasislėpusios molekulinės dujos. Dauguma naujų žvaigždžių gimsta šaltų molekulinio vandenilio dujų debesyse. Vandenilio molekulės formuojasi iš atomų, šiems vėstant, o procesą katalizuoja dulkių grūdeliai. Pačios vandenilio molekulės beveik neskleidžia spindulių, kuriuos galėtume aptikti, taigi įprastai molekulinių dujų ieškoma pagal anglies monoksido (CO) spinduliuotę. Deja, CO ir molekulinis vandenilis sutampa neidealiai: nemažai molekulinių dujų CO praktiškai visai neturi, nes ši molekulė suyra daug lengviau, nei vandenilis. Šios CO-tamsios molekulinės dujos, tarpinė stadija tarp didelių atominio vandenilio debesų ir tankių šaltų molekulinių jų šerdžių, yra svarbus žvaigždėdaros proceso elementas, bet iki šiol buvo beveik visiškai paslaptingos. Dabar tarptautinė astronomų komanda pirmą kartą sukūrė didelio masto šių paslėptų dujų erdvėlapius bene aktyviausiame Paukščių Tako žvaigždėdaros regione Gulbės X. Pasitelkę radijo teleskopą, tyrėjai ieškojo vadinamųjų anglies radijo rekombinacijos linijų. Šios silpnos spektro linijos atsiranda, kai jonizuota anglis, kurios yra molekuliniuose debesyse, prisijungia elektroną, bet šis pradžioje patenka į aukštą energijos lygmenį. Šokinėdamas lygiais žemyn, elektronas skleidžia specifinių bangos ilgių spinduliuotę. Stebėjimai aprėpė 30 kvadratinių laipsnių – 100 kartų didesnį dangaus plotą, nei Mėnulio pilnatis. Didžiojoje ploto dalyje aptikta sužadintos anglies radijo spinduliuotė, kuri greičiausiai kyla CO-tamsiose molekulinėse dujose. Erdvėlapyje atsiskleidžia gausybė lankų, briaunų ir voratinklį primenančių struktūrų, nusidriekusių per visą Gulbės X. Šios formos rodo, kur žvaigždes formuosianti medžiaga telkiasi ir auga prieš išryškėdama CO spinduliuotės raštais. Tyrėjai nustatė koreliaciją tarp radijo ir infraraudonosios spinduliuotės; tai greičiausiai rodo vėsių tamsių dujų emisijos priklausomybę nuo tolimosios ultravioletinės spinduliuotės lauko, kuris Gulbės X apie šimtą kartų stipresnis nei Saulės aplinkoje. Tipiškai radijo ir CO spinduliuotės regionus skiria apie 12 parsekų, o regionų greičiai skiriasi apie 3 km/s. Tai patvirtina, kad radijo spinduliuotė sklinda iš kitokių fizinių savybių dujų, o skirtingų regionų tarpusavio padėtys bei judėjimas padės geriau suprasti bendrą debesies medžiagos dinamiką ir apykaitą. Tipinis radijo bangas skleidžiančių dujų tankis siekia apie 400 dalelių į kubinį centimetrą – tai tarpinė vertė tarp būdingų atominio ir CO skleidžiančio molekulinio vandenilio debesims. Tyrėjai įvertino, kad atskirai paimto dujų gabaliuko virsmas iš visiškai atominio į pilnai molekulinį trunka apie 2,6 milijono metų. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Sena baltoji nykštukė teberyja planetas. Po maždaug 5 milijardų metų Saulė išnaudos vandenilio atsargas centrinėje dalyje ir po santykinai trumpos milžinės stadijos susitrauks į baltąją nykštukę. Ši tanki, maždaug Žemės dydžio liekana išlaikys didžiąją dalį Saulės masės, taigi ir jos gravitacijos. Kas tuomet nutiks likusioms planetoms? Merkurijus, Venera ir turbūt Žemė sudegs Saulei mirštant, o likusių planetų orbitos gali tapti nestabilios. Kuri nors iš jų gali nukristi ir į pačią nykštukę bei suirti. Tada tolimų sistemų astronomai kurį laiką būsimosios Saulės-nykštukės spektre matys ardomos planetos cheminių elementų pėdsakus. Tokių pėdsakų baltosiose nykštukėse matome ir mes, todėl ir darome išvadą, kad panašiai gali nutikti ir Saulės sistemos ateityje. Įprastai manoma, kad planetos įkrenta ir pražūsta nykštukėje per pirmus kelis šimtus milijonų metų po žvaigždės mirties. Taigi astronomus gerokai nustebino trijų milijardų metų senumo baltosios nykštukės, aktyviai ryjančios suardytos planetos medžiagą, atradimas. Stebėdami baltąją nykštukę LSPM J0207+3331, nutolusią 45 parsekų atstumu, astronomai aptiko net 13 sunkiai garuojančių cheminių elementų, nuo natrio iki stroncio, pėdsakų jos spektre. Tą galima laikyti įrodymu, jog nykštukės gravitacija neseniai suplėšė masyvų, bent 200 km skersmens uolinį kūną ir dabar ryja jo nuolaužas. Skersmenį padiktuoja faktas, kad skirtingų elementų gausos santykiai panašūs į Žemės, išskyrus tai, kad magnio ir silicio, lyginant su geležimi, yra šiek tiek mažiau. Taigi kūnas turėjo būti diferencijuotas – susidėti ir mantijos ir branduolio – bet jo branduolys santykinai didesnis, nei mūsų planetos. Nykštukės paviršiaus temperatūra artima Saulės, daug žemesnė, nei tik atsiradusių nykštukių. Tai leidžia įvertinti, kad LSPM J0207+3331 yra maždaug trijų milijardų metų amžiaus. Vadinasi, net ir tokiu metu planetinės sistemos gali būti destabilizuojamos. Sutrikdymas turėjo įvykti neseniai – per pastaruosius kelis milijonus metų. Ši sistema gali iliustruoti vadinamą uždelsto nestabilumo scenarijų, kai kelių planetų gravitacinės sąveikos palaipsniui per milijardus metų destabilizuoja orbitas. Astronomai dabar tiria, kas galėjo sukelti sutrikdymą. Vienas tikėtinas kaltininkas – Jupiterio dydžio planetos, tačiau jas aptikti sunku dėl didelio atstumo nuo baltosios nykštukės ir žemų temperatūrų. Tyrėjai tikisi jų požymių rasti Gaia teleskopo duomenų kataloguose. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Vieni ūkai tikrai primena savo pavadinimus, kituose ką nors įžiūrėti reikia daug kūrybingumo. Šis man atrodo prie pirmųjų: bent jau šioje nuotraukoje matyti ir raudona plaukuota galva, ir violetinis kūnas bei kojos, ir netgi uodega. Ūkas, nuo mūsų nutolęs kiek daugiau, nei tris kiloparsekus, matomas ties Cefėjo ir Driežo žvaigždynų riba. Jo švytėjimas – karštos dujos, kurias įkaitino jaunų žvaigždžių spinduliuotė.
***
Nauji žvaigždžių srautai Galaktikoje. Žvaigždžių srautai yra nykštukinių galaktikų ar žvaigždžių spiečių, kadaise skriejusių aplink Paukščių Taką, likučiai. Juos iš gimtųjų telkinių ištempė Galaktikos gravitacija. Kuo daugiau srautų randame ir ištiriame, tuo geriau galime atsakyti įvairius klausimus apie Galaktikos sandarą, pavyzdžiui, tamsiosios materijos halo formą ar mažesnių tamsių subhalų egzistavimą. Dabar astronomai paskelbė aptikę beveik šimtą naujų žvaigždžių spiečių srautų. Naudodami Europos kosmoso agentūros Gaia palydovo duomenis ir automatinį žvaigždžių srautų aptikimo algoritmą „StarStream“, tyrėjai aptiko 87 žvaigždžių srautus, susijusius su žvaigždžių spiečiais Paukščių Take. „StarStream“ srautus aptinka ne tik pagal jų išvaizdą danguje, bet ir remdamasis galimų savybių modeliais; tai leido aptikti įvairių netikėtų formų srautus, pavyzdžiui trumpus ir plačius ar išvis apvalius, o ne tik pailgas uodegas. Tarp aptiktų srautų 34 rezultatai yra labai aukštos kokybės; vien jie padvigubina iki šiol aptiktų analogiškų srautų skaičių. Likę 53 srautai aptikti labiau dulkėtuose ar žvaigždžių tankesniuose dangaus plotuose. Kiekvienam aptiktam srautui astronomai išmatavo vidutinę susijusio spiečiaus masės netekimo spartą. Paaiškėjo, kad dauguma šių spiečių per milijoną metų netenka tarp vienos ir 100 Saulės masių. Šis dydis nekoreliuoja su kitomis spiečių savybėmis – skirtingo dydžio ir masės spiečiai ardomi panašiai stipriai. Įdomu, kad kai kurių srautų kryptys nedera su juos paskleidusių spiečių orbitomis. Tai rodo Paukščių Tako halo sudėtingumą, kurį ištirti naujasis katalogas labai padės. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Tamsioji materija švyti Galaktikos centre? Mįslingas pasklidęs gama spindulių švytėjimas aplink Paukščių Tako centrą dešimtmečius glumina tyrėjus, bandančius išsiaiškinti jo prigimtį. Dvi pagrindinės hipotezės yra tamsiosios materijos dalelių susidūrimai arba greitai besisukančios mažos neutroninės žvaigždės, kurių nepavyksta išskirti į pavienius šaltinius. Pirmoji hipotezė atrodo konceptualiai paprastesnė ir kartu įdomesnė, o antroji geriau atitinka spindesio pasiskirstymo danguje duomenis. Dabar mokslininkai pasitelkė skaitmeninius modelius ir parodė, kad pirmoji hipotezė irgi gali paaiškinti spindesio pasiskirstymą. Tamsiąją materiją, manoma, sudaro silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės, arba WIMPai. Kai kurie modelio variantai teigia, kad dalelės gali susidurti tarpusavyje ir anihiliuoti, paskleisdamos gama spindulius. Taigi ten, kur tamsiosios materijos daugiausia – galaktikų centruose – gama spinduliuotė irgi turėtų būti stipriausia. Gama spinduliuotės perteklius, nepaaiškinamas žinomais šaltiniais, Paukščių Tako centre žinomas ne vieną dešimtmetį, tačiau jo dėžutę primenantis pasiskirstymas danguje neatitinka paprastų tamsiosios materijos halų geometrijos modelių. Naujojo tyrimo autoriai panaudojo superkompiuterius, kad sukurtų Paukščių Tako tamsiosios materijos erdvėlapius, pirmą kartą atsižvelgdami į Galaktikos formavosi istoriją. Šiandien Paukščių Takas yra santykinai uždara sistema, o į ją krentančios ir ją paliekančios medžiagos srautai palyginus silpni. Tačiau praeityje buvo gerokai kitaip: per pirmus kelis milijardus metų daugybė mažesnių galaktikų įkrito į Paukščių Taką ir tapo jaunos Galaktikos sudedamosiomis dalimis. Tamsiosios materijos dalelės, veikiamos gravitacijos, telkėsi augančios Galaktikos centre, tad jų tarpusavio susidūrimų skaičius nuolat augo. Kai tyrėjai į modelius įtraukė realistiškesnį susiliejimų su kitomis galaktikomis vertinimą, sudarytų erdvėlapių morfologija gerai atitiko Fermi gama spindulių teleskopu darytus tikruosius gama spindulių erdvėlapius. Toks sutapimas yra vienas iš trijų įrodymų, pagrindžiančių gama spinduliuotės kilmės iš tamsiosios materijos susidūrimų hipotezę. Kiti du – gama spinduliuotės intensyvumas ir spektras. Tiesa, šie įrodymai galutinio problemos sprendimo neduoda, nes senų neutroninių žvaigždžių sukimosi prognozuojamos gama spinduliuotės savybės gerai atitinka stebėjimų duomenis. Tiesa, kad pastarasis modelis veiktų, reikia padaryti prielaidą, kad egzistuoja daugiau milisekundinių pulsarų nei aptikta iki šiol. Atsakymų duoti gali nauja milžiniška gama spindulių observatorija – Čerenkovo teleskopų masyvas. Mokslininkai tiki, kad duomenys iš aukštesnės skyros teleskopo padės astrofizikams išspręsti paradoksą, nes jis gali matuoti dar aukštesnės energijos signalus, nei šiandieniniai. Tyrimo komanda planuoja naują eksperimentą ištirti, ar gama spinduliai iš Paukščių Tako centro pasižymi aukštomis energijomis (tai reikštų milisekundžių pulsarus) ar yra žemesnės energijos tamsiosios materijos susidūrimų produktas. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.
***
Maži raudoni taškeliai – juodųjų skylių kalvės? Maži raudoni taškeliai (Little Red Dots, LRD) yra kompaktiškos raudonos galaktikos ankstyvoje Visatoje, aptiktos James Webb kosminiu teleskopu. Jų prigimtis iki šiol nėra visiškai aiški. Diskutuojama, ar tai gali būti labai tankios žvaigždžių sistemos, ar aktyvūs galaktikų branduoliai, ar galbūt abu scenarijai dalinai teisingi. Dabar mokslininkai išnagrinėjo šių objektų stabilumą ir tikėtiną likimą, taikydami vien žvaigždinę interpretaciją. Atsižvelgdami į naujus modeliavimo rezultatus apie tankiausių žvaigždinių sistemų evoliuciją ir suskaičiavę tipines evoliucijos laiko skales LRD, tyrėjai nustatė, kad gana dažnas sistemų likimas yra masyvios centrinės juodosios skylės formavimasis dėl nuolatinių žvaigždžių susidūrimų. Jei LRD savybes aiškiname vien žvaigždžių populiacija, žvaigždžių koncentracija ten turėtų būti tokia aukšta, kad jos neišvengiamai susidurtų ir susijungtų į vis didesnes. Po keleto tokių susijungimų susidaranti žvaigždė gali tapti tokia masyvi, kad kolapsuotų į juodąją skylę. Juodoji skylė imtų ryti aplinkinę medžiagą, ardyti pro šalį skriejančias žvaigždes ir taip užaugtų iki supermasyvios. Tyrėjai daro išvadą, kad raudonieji taškeliai yra palankiausios žinomos vietos rasti neseniai susiformavusią masyvios juodosios skylės užuomazgą arba tiesiogiai besiformuojančią supermasyvią juodąją skylę. Tokie atradimai būtų labai svarbūs siekiant suprasti, kaip pirmosios supermasyvios juodosios skylės galėjo susiformuoti ir užaugti taip anksti, per mažiau nei milijardą metų po Didžiojo sprogimo. Tradiciniai modeliai sunkiai paaiškina tokių masyvių juodųjų skylių egzistavimą, tad daugelis mokslininkų ieško alternatyvų. Šis rezultatas – dar viena galimybė. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Chaotiškos galaktikos ankstyvoje Visatoje. Tarp įdomių ir netikėtų James Webb teleskopo atradimų yra diskinės galaktikos tolimoje Visatoje. Standartiniai Visatos struktūrų evoliucijos modeliai prognozuoja, kad diskams susidaryti reikėjo bent kelių milijardų metų, tačiau James Webb, panašu, rado aiškiai besisukančių struktūrų praėjus vos milijardui metų po Didžiojo sprogimo ar net mažiau. Iki šiol buvo neaišku, ar šie atradimai yra reprezentatyvūs, t.y. kaip jie atspindi bendros tolimų galaktikų populiacijos tendencijas. Dabar astronomai pateikė atsakymą į šį klausimą, pirmą kartą statistiškai reikšmingai ištyrę erdviškai išskirtų karštų dujų telkinių tolimose galaktikose judėjimą. Naudodami James Webb teleskopo NIRCam spektrografą ir vaizdus iš JADES, FRESCO ir CONGRESS apžvalgų, tyrėjai išnagrinėjo 213 galaktikų, skleidžiančių jonizuoto vandenilio spinduliuotę. Galaktikų šviesa iki mūsų keliavo labai ilgai; jas matome tokias, kokios jos buvo Visatai esant 850 milijonų – 1,6 milijardų metų amžiaus. Galaktikų imtis apima įvairios masės – nuo 100 milijonų iki 10 milijardų Saulės masių žvaigždžių – ir žvaigždėdaros spartos – nuo 0,03 iki 100 Saulės masių per metus – objektus. Tyrėjai išnagrinėjo galaktikų formą ir dujų judėjimo greičius jose. Paaiškėjo, kad tipinis santykis tarp dujų sukimosi greičio ir netvarkingo judėjimo (turbulencijos) greičio, tolstant nuo mūsų, mažėja, kaip ir tikėtasi. Aplinkinėse diskinėse galaktikose jis siekia apie 10, o tirtoje imtyje – tik apie 1-2. Taigi nors galaktikose dominuoja dujų sukimasis, diskai jose toli gražu nėra nusistovėję ir apskritai gali būti tik santykinai trumpalaikės struktūros, kurias nuolat sujaukia ir drastiškai pakeičia į galaktikas krentantys nauji dujų srautai. Apskritai galaktikos, kuriose sukimasis yra svarbesnis už atsitiktinį judėjimą, sudaro tik apie trečdalį visų galaktikų, ir ši proporcija nepriklauso nuo Visatos amžiaus nagrinėtame intervale. Vėlesniais laikais diskinių galaktikų dalis auga. Taigi diskinės galaktikos jaunoje Visatoje tikrai nedominavo, nors jų skaičius ir buvo reikšmingas. Tai rodo, kad jaunos galaktikos tikrai buvo chaotiškesnės nei vėlesniais laikotarpiais, o tvarkingos diskų struktūros formavosi palaipsniui. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.
***
Neefektyvi dulkių gamyba jaunoje Visatoje. Tarpžvaigždinės dulkės vaidina svarbų vaidmenį galaktikų evoliucijoje – jos sugeria žvaigždžių šviesą, skleidžia didelio bangos ilgio infraraudonuosius spindulius ir padeda formuotis molekulėms bei naujoms žvaigždėms. Aplinkinėje Visatoje dulkes daugiausia gaminamos procesų supernovų sprogimuose ir senų žvaigždžių vėjuose. Tuo tarpu jaunoje Visatoje situacija kol kas ne iki galo aiški. Dabar astronomai pristatė išsamius ir plačius tolimos masyvios galaktikos stebėjimus ir parodė, kad tolimoje praeityje dulkės formavosi neefektyviai. Naudodami James Webb teleskopą ir Atakamos didelį milimetrinių/submilimetrinių bangų masyvą (ALMA), mokslininkai tyrinėjo ryškios galaktikos A1689-zD1 savybes. Galaktikos šviesą dar sustiprino gravitacinio lęšio efektas, todėl pavyko stebėtinai tiksliai išmatuoti jos cheminę sudėtį. Šią galaktiką matome tokią, kokia ji buvo Visatai esant vos apie 770 milijonų metų amžiaus. Galaktikos skersmuo siekia apie 3000 kiloparseką, o jos žvaigždinė masė – maždaug 2,6 milijardo Saulės masių; abu skaičiai kelis kartus mažesni nei Mažojo Magelano debesies. Ankstesniais stebėjimais nustatyta, kad už helį sunkesnių cheminių elementų (astronomai juos visus vadina metalais) gausa ten panaši, kaip Saulėje, o bendra dulkių masė – apie 15 milijonų Saulės masių. Tyrėjai, išmatavę galaktikos spektrą nuo ultravioletinio iki tolimojo infraraudonojo ruožo, apskaičiavo ir aukščiau minėtą žvaigždinę masę, ir dujų masę bei dulkių kuriamą ekstinkciją – žvaigždžių spinduliuotės silpninimą. Paaiškėjo, kad nors A1689-zD1 dulkių masė didelė, dujų, o kartu ir metalų, ji turi dar daugiau. Todėl jos dulkių ir dujų bei dulkių ir metalų masės santykiai yra stebėtinai maži – atitinkamai 0,00051 ir 0,061. Abi vertės apie dešimt kartų mažesnės nei Paukščių Take ar Didžiajame ir Mažajame Magelano debesyse. Ekstinkcijos matavimai patvirtina šį rezultatą. Panašu, kad tokie maži santykiai – ne išimtis, o tendencija, būdinga jaunai Visatai, nes panašios vertės išmatuotos ir keliose kitose galaktikose, kurias matome iš pirmojo milijardo metų po Didžiojo sprogimo. Tai leidžia daryti išvadą, kad procesai, kurie formuoja ir naikina dulkes, arba tiesiog pati dulkių spinduliuotė ir sugertis, drastiškai skiriasi ankstyvos ir šiandieninės Visatos galaktikose. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse