Sakydami „kosminiai orai“, dažniausiai turime omenyje Saulės vėjo ir žybsnių poveikį erdvei aplink Žemę. Visgi orų analogai, arba tikri orai, veikia ir kitose vietose bei kituose masteliuose. Štai Marse vyksta dulkių audros, kurios kartais uždengia didžiąją planetos dalį, o dabar išsiaiškinome, kad net ir mažesnės lokalios audros reikšmingai paveikia vandens garų judėjimą planetoje. Audros masyvios žvaigždės aplinkoje, kurios atrodė kaip priešmirtinės konvulsijos, pasirodė esančios dvinarės kompanionės poveikis. Galaktikų mastu atrasti supermasyvių juodųjų skylių sukeltų audrų pėdsakai spiečiuose, aktyvumo persijungimo šimtų milijonų metų laikotarpiu pėdsakai ir produktyvus mažų organinių molekulių fabrikas panašioje audroje. Kitose naujienose – kosminių dulkių gaminimas laboratorijoje, mikrogravitacijos poveikis biochemijai bei amoniako pėdsakai Europoje. Gero skaitymo!

***

Kosminės dulkės laboratorijoje. Kaip prasidėjo gyvybė Žemėje? Mokslininkai galutinio atsakymo vis dar neturi. Ypač daug diskutuojama, ar ir kurios pirminės organinės molekulės susiformavo čia pat jaunoje planetoje, ar jas vėliau atnešė kometos ir asteroidai, ar pateko į besiformuojančią Žemę ankstyviausiuose Saulės sistemos formavimosi etapuose. Pirmąjį milijardą gyvavimo metų Žemę bombardavo įvairaus dydžio meteoritai ir tarpplanetinės dulkių dalelės, kilusios iš asteroidų ir kometų. Manoma, kad šie objektai į planetos paviršių atnešė didžiulius kiekius organinės medžiagos. Visgi tos medžiagos kilmė išlieka neaiški. Dabar mokslininkai atkūrė mažytį Visatos gabalėlį laboratorijoje – pagamino kosmines dulkes iš smulkesnių molekulinių pradmenų – ir parodė, kad jų infraraudonieji spektrai atskleidžia informaciją apie formavimosi istoriją. Anglingosios kosminės dulkės formuojasi senų žvaigždžių išorinėse dalyse ir supernovų išmetamose dujose. Kartu su anglimi jose gausu ir kitų lengvų cheminių elementų, tokių kaip vandenilis, deguonis ir azotas; bendrai visi šie elementai įvardinami CHON pagal jų chemines santrumpas. Vėliau dulkės patenka į asteroidus ir kometas. Tikimasi, kad dulkės struktūra – forma, porėtumas, elementų pasiskirstymas ir panašios savybės – turėtų atspindėti pagrindinius ją formavusius veiksnius – energingų jonų bombardavimą, šiluminę modifikaciją ir apšvitą ultravioletiniais spinduliais. Tyrimo autorė panaudojo paprastą dažnai kosmose randamų dujų mišinį – azotą, anglies dvideginį ir acetileną – kad imituotų terpę aplink senas žvaigždes ir supernovų likučius. Paveikus dujas stipria elektros įtampa ir sukūrus plazmos išlydį, ant bandymo kameros kraštų susidarė anglingos dulkės, panašios į tikras kosmines dulkeles. Panašumą atskleidė infraraudonųjų spindulių spektrai, kurie naudojami ir tikrų kosminių dulkių charakterizavimui. Naudodami statistinį metodą, vadinamą pagrindinių komponentų analize, tyrėjai parodė, kad stipriausią įtaką spektrų savybių variacijoms turi jonų bombardavimo intensyvumas dulkės formavimosi metu, o antras stipriausias įtakos veiksnys – temperatūra, iki kurios buvo įkaitinta visa dulkelė. Šių dviejų pagrindinių komponentų įtaka, sukalibruota naudojant laboratorinius mėginius, galės būti panaudota diagnozuoti tikrų kosminių dulkių istorijoms. Taip bus galima tirti tiek dulkes kosmose, tiek pargabentas į Žemę iš asteroidų, pavyzdžiui Bennu ir Ryugu. Tai labai svarbu norint suprasti, kokioje aplinkoje formavosi ir vėliau vystėsi tikros dulkės, nes aplinkos savybės lemia ir chemines reakcijas, kurios galėjo ten vykti. Taigi šie rezultatai padės išsiaiškinti, kokias sudėtingas organines molekules į Žemę galėjo atnešti kosminės dulkės bei gerokai perdirbta jų medžiaga iš asteroidų ar kometų. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Mikrogravitacija sutrikdo bakterijų biochemiją. Ilgalaikėms pilotuojamoms kosmoso misijoms bus reikalingos įvairios sudėtingos cheminės medžiagos, pavyzdžiui vaistai ar maisto papildai. Kai kuriuos jų būtų galima gaminti biologiškai – naudojant modifikuotas bakterijas. Tačiau mikrogravitacijos sukelti fiziologiniai pokyčiai gali pakeisti mikrobų metabolizmą ir biosintetinį efektyvumą. Dabar mokslininkai, atlikę tyrimą Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS), atskleidė, kaip mikrogravitacija fundamentaliai keičia mikrobų metabolizmą ir apriboja biologinių gamybos procesų efektyvumą. Melanizuotų mikrobų daugiafunkcinio panaudojimo kosmose projektas (MELSP), paleistas į TKS 2023 metų lapkritį, tyrė, kaip mikrogravitacija veikia modifikuotų E. coli bakterikų gebėjimą gaminti melaninus – daugiafunkcį biopolimerą, naudinga dėl atsparumo ir nepralaidumo spinduliuotei, antioksidacinių ir šiluminio stabilumo savybių. Tirtos bakterijos gali gaminti melaninus iš pirmtako tirozino, naudodamos tirozinazės fermentą. Tyrėjai palygino kosminėje stotyje užaugintus mėginius su identiškais kontroliniais, augintais Žemėje. Nepaisant aktyvaus fermento gamybos, TKS užaugintos bakterijos pagamino reikšmingai mažiau melanino nei žemės mėginiai. Biocheminė, proteominė ir metabolominė analizė atskleidė, kad gamybą ribojo ne fermentas, o sutrikusi tirozino pernaša į ląstelės vidų ir panaudojimas. Mikrogravitacija keičia skysčių elgesį; panašu, kad tie pokyčiai sutrikdo ląstelių gebėjimą pasisavinti medžiagas iš aplinkos, nors vidinė biosintetinė įranga veikia normaliai. Proteominė analizė parodė, kad TKS užaugintuose mikrobuose aktyvesni baltymai, susiję su atsaku į stresą, kvėpavimu ir DNR pažeidimų taisymu. Tai rodo, kad ląstelės kosminėje aplinkoje patiria didelį stresą ir išgyvenimas joms tampa aukštesniu prioritetu nei papildomų biomedžiagų gamyba. Pagrindinius rezultatus tyrėjai patvirtino ir Žemėje, išnagrinėję E. coli elgesį specialiame prietaise, kuriame galima atkurti dalį mikrogravitacijos efektų. MELSP rezultatai suteikia svarbių įžvalgų būsimiems bandymams sukurti atsparias ir efektyvias mikrobinės gamybos sistemas tolimojo kosmoso tyrimų misijoms. Tyrimo rezultatai publikuojami npj Microgravity.

***

Marso meteorite – šlapi mineralai. Nauji įrankiai atveria naujas galimybes moksle. Pavyzdžiui, kaskart, kai tampa plačiai prieinama naujo tipo nedestrukcinė technologija, ji būna pritaikoma meteoritų tyrimams. Dabar mokslininkai aprašė dviejų tokių (santykinai) naujų įrankių panaudojimą vienam garsiausių pasaulio meteoritų – NWA 7034, dar vadinamam Juodąja Gražuole. NWA 7034, kurio oficialaus pavadinimo raidės rodo jo radimo vietą – Šiaurės vakarų Afriką – yra Marso gabalas, nukritęs į Žemę po ilgos kelionės kosmose. Jį iš Marso išmušė milžiniškas smūgis, o pati uoliena susidarė maždaug prieš 4,48 milijardo metų. Taigi tai viena seniausių žinomų Marso medžiagų Saulės sistemoje. Be to, ji stulbinamai graži – iš čia ir neoficialusis pavadinimas. Deja, anksčiau jį tirti buvo įmanoma tik invazyviai: atpjaunant meteorito dalis, tada jas sutrinant arba ištirpinant ir taip atskleidžiant medžiagas, iš kurių sudarytas akmuo. Dabar kompiuterinė tomografija (CT) leidžia atlikti neinvazyvius tyrimus. Yra du CT skanerių tipai: rentgeno CT, plačiai naudojamas ligoninėse visame pasaulyje, ypač geras aptinkant sunkias, tankias medžiagas kaip geležį ar titaną, ir neutronų CT, kuris naudoja neutronus vietoj rentgeno spindulių – šis metodas geriau prasiskverbia pro tankesnes medžiagas ir, svarbiausia, aptinka vandenilį, taigi ir vandens molekules. Naujajame tyrime mokslininkai abi šias technikas pritaikė Juodajai Gražuolei. Nors tyrimas nedestruktyvus, jie vis dėlto panaudojo tik mažą, anksčiau atpjautą maždaug nago dydžio meteorito mėginį. Jame, kaip ir tikėtasi, aptiko daug klastų – uolienų inkliuzų, kuriuos sulydė akmenį iš Marso išmušęs senovinis smūgis. Tačiau naujasis metodas parodė kitokius klastų tipus, nei ankstesni. Svarbiausias atradimas – vadinamieji vandeniliu turtingi geležies oksihidroksidai, kurie sudarė maždaug 0,4 procento tiriamo Juodosios Gražuolės mėginio tūrio. Nors tai gali atrodyti mažas kiekis, vidaus cheminio sudėties skaičiavimai rodo, kad tie maži vandens molekulių prisigėrę uolienų fragmentai turi apie 11 procentų viso mėginio vandens kiekio. Bendrai vandens kiekis NWA 7034 siekia apie šešias promiles, kas yra ypatingai daug, turint omeny, jog Marsas dabar neturi paviršinio vandens. Šie atradimai papildo vandeningų mėginių atradimą Jezero krateryje, kuriuos aptiko marsaeigis Perseverance. Nors Juodoji Gražuolė kilo iš visiškai kitos Marso dalies nei Jezero krateris, mėginių panašumas rodo, kad Marso paviršiuje prieš milijardus metų buvo plačiai paplitusio, tikėtina skysto vandens. Ateityje CT metodus bus galima taikyti analizuojant mėginius, pargabentus iš Marso tam skirtų misijų metu. Toks skanavimas prasiskverbia pro mėgintuvėlių titano korpusą, taigi mėginius būtų galima tirti neatveriant jų Žemės sąlygoms. Tiesa, planuota misija, skirta Perseverance mėginiams pargabenti, neseniai atšaukta, tačiau kada nors tų mėginių vis tiek sulauksime. Be to, apie mėginių pargabenimą kalba ir Kinija, tad tai gali nutikti ir per artimiausią dešimtmetį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Marso vanduo pabėga per dulkių audrą. Dabartinis sausas ir atšiaurus Marso paviršius gerokai skiriasi nuo to, ką žinome apie jo istoriją. Kanalai, vandens poveikį rodantys mineralai ir kiti geologiniai pėdsakai piešia daug drėgnesnio dinamiško jauno Marso paveikslą. Detalės, kaip Marsas iš drėgnos ir greičiausiai gyvybei tinkamos planetos virto šiandienine dykuma yra vienas svarbiausių Raudonosios planetos tyrimų klausimų. Nors žinome keletą procesų, galinčių paaiškinti dalį praradimo, didžiosios Marso vandens dalies likimas lieka paslaptis. Vandens Marsas netenka ir šiandien, o dabar tarptautinė tyrėjų komanda paskelbė atradę naują reikšmingą būdą Marsui prarasti dabartinius vandens likučius. Pirmą kartą tyrėjai parodė, kad neįprasta, intensyvi, bet lokalizuota dulkių audra pakėlė vandens garus į viršutinius Marso atmosferos sluoksnius. Be to, tai nutiko šiaurės pusrutulio vasarą – anksčiau buvo manoma, kad tuo metu šis procesas nereikšmingas. Nors dulkių audros seniai įvardintos kaip svarbus Marso vandens pabėgimo į kosmosą veiksnys, ankstesniuose tyrimuose daugiausia dėmesio skirta didelėms, visą planetą apimančioms dulkių audroms, kurios įprastai nutinka per santykinai šiltas ir dinamiškas pietų pusrutulio vasaras. Būtent tada Marsas netenka daugiausiai vandens. Naujajame tyrime pristatymas neįprastas vandens garų padidėjimas Marso vidurinėje atmosferoje šiaurės pusrutulio vasarą, 2022 m. rugsėjį. Jį sukėlė anomali dulkių audra. Šiuose aukščiuose vandens kiekis buvo iki 10 kartų didesnis nei įprastai; anksčiau toks reiškinys nebuvo stebėtas, jo neprognozuoja dabartiniai klimato modeliai. Netrukus po to vandenilio kiekis egzobazėje – regione, kur atmosfera susijungia su kosmosu – reikšmingai išaugo iki 2,5 karto palyginti su ankstesniais metais tuo pačiu metų laiku. Vandenilis yra vienas iš raktų suprasti, kiek vandens Marsas prarado į kosmosą, nes šis elementas išsiskiria vandeniui yrant atmosferoje ir lengviausiai pabėga iš planetos gravitacinio lauko. Šie rezultatai reikšmingai papildo ankstesnes žinias apie tai, kaip Marsas prarado savo vandenį per milijardus metų, ir rodo, kad trumpi intensyvūs audringi epizodai gali vaidinti svarbų vaidmenį Raudonosios planetos klimato evoliucijoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Communications Earth & Environment. 

***

Amoniako pėdsakai Europos paviršiuje. Jupiterio palydovas Europa – ledinis pasaulis, tačiau po jo įšalusia išore slypi gilus, sūrus vandenynas ir nikelio-geležies branduolys. Palydovą šildo Jupiterio gravitacija, kelianti potvynius vandenyne, o tai kelia slėgį ir gali išstumti vandenį ir druskas į paviršių. Viena iš galimų druskų yra amoniakas, arba NH₃. Azotas vaidina esminį vaidmenį gyvybės cheminėse reakcijose – jis svarbus formuojant aminorūgštis, DNR, chlorofilą ir baltymus. Žemėje kai kurios bakterijos atmosferinį azotą (N₂) paverčia amoniaku, kurį gali panaudoti daugelis gyvų organizmų. Dabar astronomai pranešė apie amoniaku praturtintų junginių aptikimą Europoje, identifikuotą Galileo zondo darytose nuotraukose. Galileo Jupiterio sistemoje skrajojo nuo 1995 iki 2003 metų. Jo duomenyse aptiktos silpnos amoniako absorbcijos juostos ties 2,2 mikrometrais netoli įtrūkimų Europos paviršiuje. Junginiai greičiausiai yra amoniako hidratas ir hidrochloridas. Tie įtrūkimai yra pagrindiniai kanalai, kuriais skystas vanduo kyla ir veržiasi iš po ledo. Taigi tikėtina, kad vanduo atnešė ir amoniako junginius bei nusodino juos paviršiuje. Amoniako junginiai Europos paviršiaus sąlygomis nėra ilgaamžiai, taigi Galileo instrumentų aptiktas amoniakas buvo išneštas ir nusodintas santykinai neseniai, vertinant geologinėmis laiko skalėmis. Amoniako egzistavimas geriau dera su Europos struktūros modeliais, kurie turi plonesnę ledo plutą ir storesnį, chemiškai redukuotą, aukšto pH poledinį vandenyną. Tai apskritai pirmasis azoto turinčių junginių aptikimas Europoje, tad šie rezultatai labai įdomūs astrobiologiniu požiūriu. Taip pat jie suteikia papildomą impulsą NASA Europa Clipper misijai, kuri paleista prieš pusantrų metų ir atvyks į Jupiterio sistemą 2030 metais. Vienas jos tikslų – nustatyti, ar Europa turi gyvybei tinkamų sąlygų po įšalusiu paviršiumi. Tyrimo rezultatai arXiv. 

***

Raudonosios milžinės sunaikina planetas. Senstančios žvaigždės gali visiškai sunaikinti savo planetas. Kai žvaigždė pasiekia pagrindinės sekos pabaigą, ji patiria dramatiškus pokyčius: išsipučia į raudonąją milžinę ar supermilžinę ir labai pašviesėja. Tie pokyčiai lemia ne tik žvaigždės, bet ir jos planetų likimą. Žvaigždės potvyninė jėga gali suplėšyti planetas, intensyvi šiluma – išgarinti, o gravitacinio lauko pokyčiia – destabilizuoti orbitas. Taip galiausiai nutiks ir Saulės sistemoje, nors iki tada turi praeiti dar milijardai metų. Visgi priklausomai nuo žvaigždės ir jos planetinės sistemos konfigūracijos, kai kurios planetos gali išgyventi destruktyvų šeimininkės išsipūtimą. Štai Saulė, virtusi raudonąja milžine, praris vidines planetas, galbūt ir Žemę. Marso likimas neaiškus, o dujinės milžinės turi geriausias išgyvenimo galimybes, nors ir negarantuotas. Naujame tyrime astronomai išnagrinėjo planetų išgyvenimą per raudonųjų milžinių stadiją ir apskaičiavo tikėtiną planetų, skriejančių aplink baltąsias nykštukes, populiaciją. Žinomos vos kelios planetos-milžinės, skriejančios aplink baltąsias nykštukes. Kol kas nėra aišku, ar šis trūkumas atspindi stebėjimų ribojimus, ar žvaigždžių evoliucijos pasekmes. Taigi naujojo tyrimo autoriai suformavo milžinišką žvaigždžių, virsiančių baltosiomis nykštukėmis, ir jų subžvaigždinių kompanionių – rudųjų nykštukių ir įvairaus dydžio planetų – populiaciją, o tada sekė jų evoliuciją naudodami specifiškai tam pritaikytus kodus MESA ir SSE. Taip jie nustatė tikėtiną planetų pasiskirstymą apie įvairių savybių baltąsias nykštukes. Jie nustatė, kad vidutiniškai Paukščių Take planetų turėtų turėti vos viena iš 30 baltųjų nykštukių. Šis skaičius nepriklauso nuo neapibrėžtumų, susijusių su pradiniu žvaigždžių ir planetų masių skirstiniu, žvaigždžių keliamais potvyniais planetose ar žvaigždžių masės netekimu artėjant prie gyvenimo pabaigos. Tiesa, mažos (maždaug 0,5-0,7 Saulės masių), palyginti jaunos (maždaug 1-6 milijardų metų) ir didesnę santykinę metalų (už helį sunkesnių elementų) dalį turinčios baltosios nykštukės planetų gali turėti kiek dažniau. Turint omeny baltųjų nykštukių savybių skirtumus skirtingose Paukščių Tako vietose, tikėtina, kad Saulės aplinkoje ši dalis gali siekti apie 8%. Išgyvenusių kompanionių, kurių absoliuti dauguma turėtų būti dujinės milžinės, orbitų spinduliai siekia 3-24 astronominius vienetus, arba maždaug tarp Asteroidų žiedo ir Urano orbitos. Taip toli esančias planetas aptikti sudėtinga, nes jų tranzitai įvyksta tik kas keletą ar kelias dešimtis metų, o keliamas poveikis nykštukės judėjimui – labai menkas. Taigi gautieji skaičiai atspindi tik viršutinę galimų aptikimų ribą, nes reikšmingas kompanionių skaičius dabartinėmis priemonėmis gali būti paprasčiausiai neaptinkamas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Milžiniškos žvaigždės virsmai. Dar praeito amžiaus viduryje aptikta žvaigždė WOH G64 yra ryškiausia raudonoji milžinė Didžiajame Magelano debesyje. Jos spindulys daugiau nei 1500 kartų didesnis už Saulės, o šviesis mūsiškės viršija net 100 000 kartų. Ilgą laiką WOH G64 atrodė kaip žvaigždė, tolydžio artėjanti prie savo gyvenimo pabaigos – išmetanti medžiagą ir besipučianti, mažėjant termobranduolinio kuro kiekiui vidinėse dalyse. Astronomai nesitikėjo sulaukti galutinės žūties – supernovos sprogimo, – nes niekas dar nėra matęs žinomos raudonosios supermilžinės mirties. Tačiau pastaraisiais metais pastebėta, kad žvaigždė ėmė keistis. 2024 metais padaryta detali žvaigždės nuotrauka atskleidė šviežią dulkių debesį arti žvaigždės. Paaiškėjo, kad per paskutinį dešimtmetį žvaigždė netikėtai pradėjo išmetinėti daug daugiau dulkių nei anksčiau, tuo pačiu aptemo, galbūt dėl dulkių debesies, kurį išmetė, ir pradėjo pulsuoti mažiau bei šiek tiek greičiau. Pastarasis pokytis rodo, kad ji susitraukė. Tuo pačiu metu žvaigždė tapo geltonesnė, tarsi būtų išaugusi jos temperatūra. Kai kurie astronomai tada padarė išvadą, jog WOH G64 įžengė į naują gyvenimo stadiją – vadinamąją geltonąją hipermilžinę, kuri yra bene paskutinis etapas prieš sprogimą. Įprastai žvaigždžių evoliuciniai pokyčiai trunka daug ilgiau, nei žmonių gyvenimai, tad WOH G64 virsmai yra išskirtiniai ir ypatingai reikšmingi, siekiant suprasti masyvių žvaigždžių raidą. Dabar paskelbti nauji stebėjimų duomenys, kurie nupiešia naują paveikslą, kas vyksta WOH G64 ir jos aplinkoje. Stebėjimai atskleidė dvejopą vaizdą: didžiulį energingų jonų kiekį, egzistuojantį greta molekulių. Jonai rodo aukštą medžiagos temperatūrą, o molekulės – žemą. Tokią situaciją paaiškina hipotezė, iškelta dar seniai, tačiau iki šiol neturėjusi plataus palaikymo: WOH G64 yra dvinarės sistemos dalis. Karštesnė kompanionė kaitina dujas, kurias galėjo pagauti iš raudonosios supermilžinės vėjo. Dabar, kai raudonoji supermilžinė aptemo, įkaitintų dujų spinduliuotė tiesiog tapo santykinai ryškesnė ir lengviau aptinkama. Jei kompanionės orbita nėra apskrita, o gana ištęsta, atstumas tarp jos ir raudonosios supermilžinės varijuoja. Ji galėjo priartėti pastaraisiais metais, o jos gravitacija galėjo patraukti ir išpūsti raudonosios supermilžinės atmosferą. Tai padarytų ją labiau permatomą ir leistų matyti šiltesnį vidų, bet su vietomis įsiterpiančiais tamsiais molekuliniais lopais. Išsipūtimas taip pat palengvintų dulkių formavimąsi milžinės vėjyje. Jei tai tiesa, kompanionei pradėjus vėl tolti WOH G64 gali atgauti savo buvusią raudonosios supermilžinės išvaizdą. Kita vertus, jei ji visiškai nusimeta savo išorinius sluoksnius, molekulės gali pranykti apskritai, o kartu su jomis pranyks ir dulkės, ir matysime švarų žvaigždės vaizdą. Arba nutiks dar kas nors kito netikėto – žvaigždžių gyvenimo pabaiga yra labai dinamiška ir kol kas apie ją turime daug daugiau klausimų, nei atsakymų. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Visatą sudaro įprasta, arba barioninė, ir tamsioji materija. Tamsiosios yra apie 5-6 kartus daugiau, nei barioninės, bet net ir barioninę surasti ne visada yra paprasta. Ne vieną dešimtmetį astronomai ieškojo „trūkstamos masės“ – barioninės materijos, kuri pagal visus skaičiavimus turėtų būti Visatoje, tačiau nebuvo randama nei žvaigždėse, nei tarpžvaigždinėse ar tarpgalaktinėse dujose. Pastaraisiais metais pagaliau pavyko atrasti siūlus tarp galaktikų spiečių, kuriuose esančios karštos ir retos dujos sudaro turbūt visą trūkstamą masę. Apie tai plačiau pasakoja Astrum:

***

Juodosios skylės audrina savo galaktikas. Supermasyvios juodosios skylės slypi beveik kiekvienos galaktikos centre, įskaitant mūsiškę. Kartais jos tampa aktyvios – įvykių horizonto link ima kristi gausūs dujų srautai, o jų spinduliuotė neretai nustelbia visos galaktikos žvaigždes. Tokie aktyvūs branduoliai turi reikšmingos įtakos ir savo aplinkai, nes paleidžia siauras energingų dalelių čiurkšles ir kiek lėtesnius plačius vėjus. Šie srautai gali maišyti dujas ir suteikti joms papildomos energijos per dešimtis ar net šimtus kiloparsekų – toli už juodosios skylės artimos aplinkos.  Mokslininkai jau seniai įtaria, kad aktyvios juodosios skylės vaidina didelį vaidmenį formuojant galaktikas, tiek jų viduje, tiek užgalaktinėje erdvėje, pavyzdžiui reguliuodamos žvaigždžių formavimosi spartą. Kaip šis procesas veikia detaliai, vis dar neaišku, bet du nauji tyrimai prisideda prie detalių atskleidimo. Astronomai panaudojo duomenis iš naujo kosminio rentgeno spindulių teleskopo ir atskleidė kol kas aiškiausią verdančių ir kunkuliuojančių dujų, supančių dvi supermasyvias juodąsias skyles masyvių galaktikų spiečiaus centruose, vaizdą. Duomenys gauti bendru Japonijos, Europos ir NASA palydovu XRISM, kuris buvo paleistas 2023 metais. Priešingai nei ankstesni, XRISM gali labai detaliai identifikuoti labai karštų, rentgeno spindulius skleidžiančių dujų galaktikų spiečiuose cheminę sudėtį ir judėjimo greičius. Šie duomenys leidžia atskirti dujų judesius, kuriuos valdo juodoji skylė, nuo tų, kuriuos varo kiti kosminiai procesai. Vienas iš tyrimų žvelgė į Mergelės spiečių – artimiausią galaktikų spiečių Žemei, kurio centre yra garsi galaktika M87 su dar žymesne juodąja skyle M87*. Spiečiaus artumas leido XRISM išskirti palyginus mažą regioną aplink juodąją skylę. Duomenys atskleidė stipriausią turbulenciją, kada nors išmatuotą galaktikų spiečiuje – greitesnę net nei kylančią galaktikų spiečių susijungimo metu. Greičiai didžiausi arčiausiai juodosios skylės ir labai greitai nukrinta tolstant, o greičiausiai dujos juda turbūt dėl turbulencijos sūkurių ir išmetamų dujų smūginės bangos kombinacijos. Abu procesai yra juodosios skylės aktyvumo pasekmė. Kito tyrimo autoriai pažvelgė į Persėjo spiečių – galaktikų spiečių, kuris, stebint iš mūsų požiūrio taško, šviečia ryškiausiai rentgeno spektre. Jo šviesumas leido sudaryti dujų judėjimo erdvėlapį tiek tiesiogiai aplink spiečiaus centrą, tiek didesniu atstumu. Taip aiškiai atsiskleidė greičių padidėjimas centre, kurį valdo juodoji skylė. Maždaug 60 kiloparsekų atstumu nuo centro dominuoti ima didelio masto dujų judėjimas, kurį sukelia kitas įvykis – Persėjas šiuo metu jungiasi su kitu spiečiumi. Jau seniai astronomai pastebėjo mažiau žvaigždžių, nei tikėtųsi, šių galaktikų spiečių centruose, o vienas galimas paaiškinimas yra dujų kaitinimas, sukeliamas juodosios skylės aktyvumo. Pagal naujuosius duomenis, jei dujų judėjimo energija visiškai konvertuojama į šilumą, jos kaip tik pakaktų neutralizuoti spartų dujų aušimą, kuris maitina žvaigždžių formavimąsi. Taigi supermasyvios juodosios skylės grįžtamasis ryšys galėtų turėti esminį vaidmenį reguliuojant žvaigždžių formavimąsi tiek Mergelės, tiek Persėjo spiečių branduoliuose. Tyrimo rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose: Mergelės spiečius – arXiv, Persėjo – Nature. 

***

Kad jau aukštesnė naujiena buvo apie Persėjo spiečių, štai jums jo centro nuotrauka. Centrinė aktyvi galaktika, NGC 1275, pasidabinusi rausvais tarsi voratinklio siūlais – karštų dujų gijomis, kurias palaiko ir magnetiniai laukai.

***

Persijungiantis aktyvus branduolys. Supermasyvios juodosios skylės galaktikų centruose randamos dviejose būsenose. Kartais jos ramios – aplink yra labai nedaug dujų, kurios tik pamažu krenta pro įvykių horizontą ir skleidžia tik silpną, blankią spinduliuotę. Bet kartkartėmis jos sparčiai ryja medžiagą ir skleidžia ypatingai galingą spinduliuotę. Tokia būsena vadinama aktyviu galaktikos branduoliu (AGN). Didžiąją dalį regimosios ir ultravioletinės spinduliuotės skleidžia akrecinis diskas, kuris susidaro medžiagai krentant juodosios skylės link. Rentgeno spinduliuotė kyla aplink diską esančių labai retų dujų vainike. Taip pat kartais AGN išmeta beveik šviesos greičiu lekiančias čiurkšles statmena kryptimi nuo disko; dažnai jos vadinamos radijo čiurkšlėmis, nes būtent šiame diapazone jas lengviausia aptikti ir stebėti. Čiurkšlės gali įsijungti ir išblėsti, o astrofizikai kol kas neturi aiškaus atsakymo, kodėl. Manoma,kad taip nutinka dėl medžiagos akrecijo spartos pokyčių, bet vaidmenį vaidinti gali ir magnetiniai laukai bei juodosios skylės sukimasis. Naujame tyrime pateikiamas išskirtinai detalus supermasyvios juodosios skylės aktyvumo ir jų epizodinių čiurkšlių vaizdas. Tyrimo objektas yra milžiniška radijo galaktika J1007+3540 galaktikų spiečiaus centre. Jos čiurkšlės nuo vieno gali iki kito driekiasi daugiau nei megaparseką – toliau, nei skiria Paukščių Taką nuo Andromedos. Detaliai nagrinėdami čiurkšlių savybes, tyrėjai rado įrodymų, kad jos praeityje išsijungė ir vėliau įsijungė iš naujo. Tolimieji čiurkšlių galai akivaizdžiai pilni gerokai senesnių dalelių, praradusių nemažą dalį energijos, be to, vienoje pusėje matoma ištęsta užlinkusi ir pasklidusi struktūra, panaši į besisklaidančią čiurkšlės liekaną, o kitoje – čiurkšlės atsimušimo į tarpgalaktinę medžiagą požymiai. Tuo tarpu vidinėje čiurkšlių dalyje matyti aiškus energingų dalelių populiacijos „atjaunėjimas“. Įvertinti vidinės ir išorinės čiurkšlių amžiai yra atitinkamai maždaug 140 ir 240 milijonų metų. Tarpgalaktinės medžiagos, supančios J1007+3540, poveikis matomas per visą čiurkšlių ilgį – jos yra lenkiamos, spaudžiamos ir iškraipomos. Čiurkšles leidžianti galaktika yra sena elipsinė galaktika, turinti nemažai dulkių, kurios, panašu, slepia gana intensyviai besiformuojančias jaunas žvaigždes. Tokioje galaktikoje sparti žvaigždėdara yra netikėta ir greičiausiai rodo neseniai įvykus susiliejimą su kita galaktika. Jis galimai paskatino ir AGN įsijungimą bei čiurkšlės atsinaujinimą. Visas savybių rinkinys – žvaigždėdara, atsinaujinusi čiurkšlė bei senos čiurkšlės sąveikos su tarpgalaktine medžiaga požymiai – yra retenybė milžiniškų radijo galaktikų aplinkoje. Taigi ši reta sistema suteikia unikalią laboratoriją tyrinėti sąveiką tarp aktyvaus galaktikos branduolio, žvaigždėdaros ir aplinkos poveikio. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Organinių molekulių fabrikas galaktikos branduolyje. Angliavandeniliai yra junginiai iš anglies ir vandenilio atomų, tokie kaip metanas, benzenas ar acetilenas. Jie vaidina svarbų vaidmenį tarpžvaigždinės terpės cheminių reakcijų tinkle bei gaminant gyvybei būtinas sudėtingas molekules, tačiau kol kas nėra iki galo aišku, kaip jie patys formuojasi. Pavyzdžiui, jų egzistavimas greičiausiai susijęs su anglingais dulkių grūdeliais bei policikliniais aromatiniais angliavandeniliais (PAH), bet tikslaus ryšio kol kas nežinome. Dabar astronomai atskleidė beprecedentišką mažų organinių molekulių įvairovę giliai užslėptame netolimos galaktikos branduolyje. Tyrimas, atliktas James Webb teleskopu ir naujais skaitmeniniais modeliais, sutelktas į IRAS 07251-0248 – ypatingai ryškią infraraudonųjų spindulių galaktiką, kurios branduolį gaubia tankus dujų ir dulkių apvalkalas. Ši medžiaga sugeria didžiąją dalį spinduliuotės, kurią skleidžia į centrinę supermasyvią juodąją skylę krentančios dujos, todėl ją ypatingai sunku tirti regimųjų spindulių teleskopais. Tačiau infraraudonieji spinduliai prasiskverbia pro dulkes ir suteikia unikalios informacijos apie šiuos regionus ir taip atskleidžia cheminius procesus, vykstančius šiame ypač dulkėtame branduolyje. Komanda pasitelkė platų infraraudonųjų spindulių spektrą, aprėpiantį 3-28 mikrometrų bangų ilgių diapazoną, kad aptiktų tiek dujų molekulių, tiek ledo ir dulkių grūdelių pėdsakus. Jie atskleidė nepaprastai turtingą mažų organinių molekulių įvairovę: benzeną (C₆H₆), metaną (CH₄), acetileną (C₂H₂), diacetilaną (C₄H₂) ir triacetilaną (C₆H₂) bei metilo radikalą (CH₃); pastaroji molekulė už Paukščių Tako ribų aptikta pirmą kartą. Taip pat rasta įvairių kietųjų medžiagų, tokių kaip angliniai grūdeliai ir vandens ledas. Netikėtai didelė molekulių gausa rodo ypatingai plačią angliavandenilių cheminių reakcijų įvairovę, kurios nepaaiškina nei aukštos temperatūros dujų fazės chemija, nei molekulių atsikabinimas nuo ledo, nei deguonies atomų trūkumas. Tikėtiniausias molekulių kilmės paaiškinimas yra kosminiai spinduliai, kurių gausu tokių galaktikų branduoliuose. Jie suskaldo PAH ir anglimi turtingas dulkių granules bei išlaisvina mažas organines molekules, kurios pasklinda kaip dujos. Aptikta ir aiški koreliacija tarp angliavandenilių, ypač dažniausio fragmentacijos produkto acetileno, gausos ir kosminių spindulių jonizacijos intensyvumo tiek šioje, tiek panašiose galaktikose – tai gerai dera su šiuo scenarijumi. Angliavandeniliai tolsta nuo galaktikos centro maždaug 160 km/s greičiu; tėkmės egzistavimas ir su ja susijusios smūginės bangos gali padėti formuotis įvairiems grūdeliams, kurie vėliau pagamina angliavandenilių. Rezultatai rodo, kad giliai paslėpti galaktikų branduoliai gali veikti kaip organinių molekulių gamyklos, vaidindami svarbų vaidmenį galaktikų cheminėje evoliucijoje. IRAS 07251-0248, tikėtina, yra ne unikalus atvejis, bet ekstremalus pavyzdys procesų, kurie vyksta daugumoje giliai užslėptų galaktikų branduolių. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

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

Laiqualasse