Kąsnelis Visatos DCCXXXIV: Sniegas ir vanduo

Atodrėkio ir stipraus sniego šią žiemą mums netrūko. Vandens ir sniego arba ledo pilna ir kosmose, o reiškiniai įdomūs tuo, kad gali būti susiję su gyvybe, tad ir naujienų netrūksta. Štai Marsas senovėje beveik neabejotinai buvo šiltas ir jame lijo lietūs – tą rodo Jezero kraterio uolienų mineralinė sandara. O ir dabar ten greičiausiai yra nemažai ledynų, kuriuos nuo paviršiaus skiria tik plonas dulkių ar pelenų sluoksnis – vienas toks aptiktas Hekatės ugnikalnio šlaituose. Geizeriai Žemėje, panašūs į mineralinio vandens šaltinius, padeda geriau suprasti ir Europos ar Encelado geizerius. O Saulės sistemos pakraščiuose esantys kūnai dažnai primena sniego senius, nes susideda iš dviejų rutulių; dabar žinome, kad jie susiformuoti gali palyginus nesudėtingai. Kitose naujienose – žvaigždžių sukimasis ir maišymasis, Saulės audrų prognozavimas dirbtiniu intelektu ir kvazaro slopinama žvaigždėdara kaimyninėse galaktikose. Gero skaitymo!

***

Išankstinės Saulės audrų prognozės. Saulės paviršiuje nuolatos atsiranda aktyvių sričių – zonų su susiraizgiusiais magnetiniais laukais, kurie stipriausi Saulės dėmėse. Iš aktyvių sričių kyla galingi žybsniai ir vainikiniai masės išmetimai. Šie reiškiniai gali sutrikdyti GPS sistemas, elektros tinklus ir kelti grėsmę astronautams. Pernai ir šiemet Saulė išgyvena 11 metų aktyvumo ciklo piką, taigi tokie reiškiniai vyksta kaip reta dažnai, o planuojant žmonių sugrįžimą į Mėnulį ir įvairias kitas kosmines keliones, labai svarbu kuo geriau prognozuoti žybsnius, jų energingumą ir paleidimo kryptį. Dabartiniai prognozavimo įrankiai remiasi smulkaus masto magnetinio lauko savybėmis, kurios duoda prognozes tik kelioms valandoms į priekį. Dabar mokslininkų grupė sukūrė sistemą PINNBARDS – fizikos dėsniais paremtą neuroninį tinklą, galintį prognozuoti aktyvių sričių atsiradimą savaitėmis anksčiau. Metodas remiasi svarbia aktyvių sričių savybe: jos Saulės paviršiuje atsiranda ne atsitiktinai, o telkiasi išilgai didelių juostų, arba toroidų, kurie šiek tiek vingiuodami supa Saulę daugmaž vienodos platumos zonoje. Šios juostos atspindi magnetines struktūras Saulės tachoklinoje – plonyčiame pereinamajame sluoksnyje tarp tolygiai besisukančio Saulės vidaus ir turbulentiškesnės išorinės konvekcijos zonos. Problema ta, kad iš paviršiaus stebėjimų matome tik juostų geometrinę formą, bet ne pilną magnetohidrodinaminę būseną, reikalingą norint prognozuoti jų tolesnę raidą. PINNBARDS išsprendžia šį trūkumą: remdamasis Saulės dinamikos observatorijos magnetogramomis (magnetinio lauko išsidėstymo diagramomis) ir magnetohidrodinaminėmis lygtimis, tinklas rekonstruoja nematomą tachoklinos būseną, kuri apima magnetinio lauko kryptį, stiprumą, medžiagos judėjimą ir regiono storio variacijas. Bandymai su 2024 metų vasario 14 dienos duomenimis parodė, kad PINNBARDS prognozė gerai atitinka vėliau stebėtas magnetinio lauko Saulės paviršiuje savybes. Apskritai geriausiai aktyvių sričių stebėjimus atitinka 20–30 kilogausų toroidiniai magnetiniai laukai, išsidėstę maždaug 10 laipsnių pločio juostomis; palyginimui, Žemės vidutinis magnetinio lauko stipris yra apie pusę gauso. Rekonstruotos būsenos gali būti naudojamos kaip pradinės sąlygos modeliuoti tolesnę Saulės magnetinių struktūrų evoliuciją ir taip potencialiai numatyti, kur ir kada paviršiuje iškils pavojingos aktyvios sritys. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Šiltas ir lietingas ankstyvasis Marsas. Ar Marsas kadaise buvo šiltas ir drėgnas, ar šaltas ir apledėjęs? Ši dilema astronomus kamuoja jau ne vieną dešimtmetį. Planetos paviršiuje gausu vandens pėdsakų – išdžiūvusių upių vagų, ežerų, deltų, taip pat vandenyje susiformavusių mineralų – tačiau ankstyvoji Saulė švietė apie 30 procentų silpniau nei dabar, todėl palaikyti šiltą klimatą Marse būtų reikėję labai storos, šiltnamio dujų gausios atmosferos. Dėl to daugelis tyrėjų labiau linkę į šaltojo scenarijaus pusę: vanduo daugiausia buvo sušalęs, planetą dengė vientisi ledynai, kuriuos tik kartkartėmis ištirpindavo ugnikalnių išsiveržimai ar meteoritų smūgiai. Dabar marsaeigis Perseverance, tyrinėjantis Jezero kraterį – buvusio ežero dugną, – rado įrodymų, palaikančių šiltąjį scenarijų. Viename iš senovinių kanalų, kuriais vanduo tekėjo į ežerą, aptikti aliuminio turtingi molio rieduliai, kurių sudėtyje dominuoja mineralas kaolinitas. Naujojo tyrimo autoriai išnagrinėjo šių riedulių cheminę sudėtį ir nustatė, kad juose mažai geležies ir magnio, o titano gausu panašiai, kaip ir aliuminio. Tokia cheminė sudėtis Žemėje nebūdinga hidroterminiam pakeitimui, kai uolienas paveikia verdantis vanduo iš karštų povandeninių versmių. Iš kitos pusės, ji primena giliai po paviršiumi palaidotus senovinius dirvožemius, susidariusius per ypatingai šilto klimato laikotarpius, kai Žemėje ilgai lijo gausus lietus. Tai leidžia daryti išvadą, kad bent kai kuriais Marso istorijos tarpsniais, vadinamajame Noacho periode prieš maždaug 4,1–3,7 milijardo metų, planetos klimatas galėjo būti šiltas ir drėgnas tūkstančius ar net milijonus metų. Tai būtų buvę itin palankios sąlygos gyvybei atsirasti. Pats Perseverance praėjusiais metais Jezero krateryje aptiko ir galimų biopėdsakų, tačiau šias užuominas patikrinti galima būtų tik pargabenus mėginius į Žemę, o tai, NASA atšaukus mėginių grąžinimo misiją, artimiausiu metu greičiausiai neįvyks. Tyrimo rezultatai publikuojami Communications Earth & Environment.

***

Ledynai po Marso ugnikalnių pelenais. Šiandieninio Marso paviršiuje yra nemažai vandens ledo. Geriausiai matomi jo telkiniai – poliarinės kepurės. Tačiau ašigaliai sunkiai pasiekiami, o dėl galimos biologinės taršos jų tyrinėjimą riboja tarptautinės sutartys. Todėl mokslininkai jau seniai ieško vandens arčiau pusiaujo – ten, kur greičiausiai leisis pirmosios pilotuojamos misijos. Dabar tyrėjai pateikė įrodymų, kad masyvūs ledynai gali slypėti po nuolaužų ir pelenų sluoksniu ant Hekatės kalvos (angl. Hecates Tholus) – seno skydinio ugnikalnio Marso šiaurės pusrutulyje, vidutinėse platumose. Raktas į šią hipotezę – prie Antarktidos krantų esanti Apgaulės sala (angl. Deception Island), kurią suformavo ir kartkartėmis pakeičia povandeninio ugnikalnio išsiveržimai. Jos ledynus septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose padengė naujų vulkaninių pelenų sluoksniai. Nors ledo nuo paviršiaus nebematyti, jo buvimą aiškiai išduoda geomorfologiniai požymiai – įtrūkimai, bergšrundai (vertikalūs plyšiai) ir morenos (ledo suneštų uolienų sankaupos). Tyrėjai nustatė stebėtinai panašius požymius ant Hekatės kalvos šlaitų: aiškiai matomi plyšiai leidžia spręsti, kad po nuolaužomis vis dar juda reikšmingos ledo sankaupos; bergšrundai, kurių ilgis siekia iki 600 metrų, rodo ankstesnį aktyvų ledo slinkimą; o slėnių apačioje matomos morenos primena ledyno sustumtą reljefą. Net tais atvejais, kai plyšius laikui bėgant užpildė dulkės, jų pėdsakai – seklios pailgos įdubos – vis dar matomi orbitinėse nuotraukose. Be to, dulkės stabdo ledo sublimaciją, taip išsaugodamos ledynus ilgesniems laikams. Kodėl šių ledynų nepastebėjo Marso žvalgybinio palydovo radaras SHARAD? Jo signalai atsispindi netolygiai nuo stačių ugnikalnio šlaitų ir nepateikia aiškaus vaizdo. Galutiniam atsakymui, ar ten tikrai yra pelenų palaidotas ledynas, reikės mėginių iš paviršiaus. Jei hipotezė pasitvirtins, vandens atsargos Marse gali paaiškėti esančios kur kas plačiau pasklidusios, nei manyta – ir ne tik prie Hekatės kalvos, bet ir prie kitų ugnikalnių. Tyrimo rezultatai publikuojami Icarus.

***

Geizeriai Žemėje atskleidžia vandenynų pasaulius. Saturno palydove Encelade bei Jupiterio Europoje pro ledo plutą veržiasi vandens garai ir ledo dalelės – šalti geizeriai. Šie pliūpsniai moksliškai itin vertingi, nes jų sudėtis gali atskleisti, ar po ledu esantys vandenynai tinka gyvybei. Tačiau norėdami daryti tokias išvadas, mokslininkai pirma turi atsakyti į esminį klausimą: ar medžiaga, praėjusi ilgą kelią nuo vandenyno dugno iki paviršiaus, vis dar atspindi tikrąją vandenyno sudėtį, ar kelionė ją pakeičia neatpažįstamai? Dabar mokslininkai rado būdą atsakymo ieškoti Žemėje. Rytiniame Jutos valstijoje esančios dykumos pakraštyje, prie Green River miestelio, veržiasi du šaltieji geizeriai – Kristalas ir Šampanas. Juos varo iš gelmių kylantis anglies dioksidu prisotintas vanduo, šiek tiek panašiai kaip ir kai kuriuos mineralinio vandens šaltinius Lietuvoje ar kitur Europoje. Tyrėjai surinko ir palygino geizerių išmetamo vandens, aplink juos susidarančių nuosėdų bei nepakitusio požeminio vandens cheminę sudėtį. Paaiškėjo, kad skirtumų yra: išsiveržęs vanduo yra mažiau rūgštinis nei šaltinio, o nusėdusių mineralų sudėtis priklauso nuo geizerio dydžio: didesnysis Kristalo geizeris paliko karbonatais turtingas nuosėdas, o mažesnysis Šampanas – turtingas sulfatais. Dar daugiau – kai tyrėjai Šampano vandenį laboratorijoje greitai atšaldė vakuume, imituodami pliūpsnio stingimą kosmose, susidarė stiklą primenantis magnio sulfatas, kurio nebuvo nei tirpale, nei įprastose nuosėdose. Tai rodo, kad Europos ar Encelado pliūpsnio medžiagos sudėtis gali reikšmingai skirtis nuo vandenyno sandaros, o skirtumus lemia geizerio galia, angos dydis ir atstumas iki rezervuaro. Šie rezultatai rodo, kad patikimiems vandenyno sudėties įvertinimams reikės derinti tiesioginius matavimus zondais, teleskopinius stebėjimus ir geocheminius skaitmeninius modelius. Visa tai svarbu planuojant būsimas misijas – NASA Europa Clipper ir ESA JUICE, kurios turėtų pasiekti Jupiterio sistemą apie 2030–2031 metus. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrobiology.

***

Pirmasis Urano jonosferos žemėlapis. Uranas – viena mažiausiai ištirtų Saulės sistemos planetų, iš arti apžiūrėta tik kartą, kai 1986 metais pro ją praskriejo Voyager 2. Ypač mažai žinome apie jos viršutinę atmosferos dalį, arba jonosferą, kurioje atmosferos dalelės jonizuojamos ir stipriai sąveikauja su planetos magnetiniu lauku. Ten susidaro ir pašvaistė, tačiau priešingai nei kitose planetose, ji nėra ašigalinė. Urano magnetinis laukas pasviręs dideliu kampu į sukimosi plokštumą, be to, magnetinė ašis eina ne per planetos centrą, taigi magnetosferos ir kitų planetos dalių sąveika labai sudėtinga. Dabar tarptautinė astronomų komanda, naudodama James Webb teleskopo NIRSpec spektrografą, pirmą kartą ištyrė Urano jonosferos vertikalią struktūrą. Teleskopas stebėjo planetą 15 valandų be perstojo; tai beveik prilygsta jos apsisukimo aplink ašį periodui, kuris siekia 17 valandų. Pagrindinį dėmesį tyrėjai skyrė silpnam trivandenilio jonų (H₃⁺) švytėjimui, kuris leidžia nustatyti temperatūrą ir jonų koncentraciją įvairiame aukštyje virš debesų viršūnių. Paaiškėjo, kad dujos karščiausios 3 000–4 000 kilometrų aukštyje, o jonų koncentracija aukščiausia ties maždaug 1 000 kilometrų. Tiek aukščiai, tiek didžiausia koncentracija yra mažesni, nei prognozavo ankstesni teoriniai modeliai. Tyrėjai aptiko dvi ryškias pašvaisčių spinduliuotės juostas netoli Urano magnetinių polių, o tarp jų – netikėtą zoną, kurioje spinduliuotės ryškumas ir jonų tankis smarkiai sumažėja. Panašios tamsios sritys stebimos Jupiterio jonosferoje ir greičiausiai susijusios su magnetinio lauko geometrija. Taigi tokie stebėjimai padės geriau suprasti ir magnetinio lauko konfigūraciją ties Urano paviršiumi ir šiek tiek virš jo. Stebėjimai taip pat patvirtino, kad Urano viršutinė atmosfera po truputį vėsta. Ši tendencija stebima nuo dešimtojo dešimtmečio pradžios; dabartinė vidutinė temperatūra siekia apie 426 kelvinus (maždaug 153 Celsijaus laipsnius), o prieš tris dešimtmečius siekė net apie 700. Šie duomenys bus itin svarbūs planuojant būsimas misijas ledo milžinių link ir modeliuojant milžiniškų planetų – tiek Saulės sistemoje, tiek kitose – atmosferų energetinę pusiausvyrą. Tyrimo rezultatai publikuojami Geophysical Research Letters.

***

Sniego senių“ Kuiperio žiede kilmė. 2019 metais NASA zondas New Horizons praskriejo pro Kuiperio žiedo objektą Arokotą ir atsiuntė gausybę jo nuotraukų. Dėmesį iškart patraukė neįprasta jo forma – du susilietę rutuliai, kartu primenantys sniego senį. Šiek tiek panaši yra ir Rosetta zondo tyrinėta kometa 67P/Čuriumov-Gerasimenko. Vėlesni stebėjimai parodė, kad tokia forma nėra išimtis: maždaug kas dešimtas stambesnis Kuiperio juostos kūnas, likęs nuo Saulės sistemos formavimosi, yra panašios dviskiautės formos. Kaip susidaro tokia struktūra, ilgai buvo neaišku, nes ankstesni modeliai rodė, jog susidurdami kūnai turėtų sulipti į paprastus rutulius. Dabar mokslininkai pirmą kartą sukūrė modelį, kuriame dviskiautė forma susidaro natūraliai, vien dėl gravitacinio kolapso. Ankstyvajame Saulės sistemos diske dulkių, akmenėlių ir ledo grumstų debesys traukiami gravitacijos susijungia į didesnius kūnus – planetesimales. Naujajame modelyje toks debesis, suslėgtas gravitacijos, kartais suskyla į dvi atskiras planetesimales, kurios ima suktis viena apie kitą. Laikui bėgant jų orbita siaurėja, kol abu kūnai švelniai susiliečia ir susijungia, išlaikydami savo apvalius pavidalus – taip ir gimsta „sniego senis”. Svarbu tai, kad šis procesas nereikalauja jokių ypatingų ar retų sąlygų, taigi paaiškina didelę tokių objektų gausą Kuiperio žiede.. Kadangi Kuiperio juostoje beveik nevyksta didelių objektų tarpusavio susidūrimai, šie trapūs dariniai gali išlikti nepakitę milijardus metų. Galima sakyti, kad jie yra Saulės sistemos formavimosi eros fosilijos. Tolesni Kuiperio žiedo tyrimai turėtų atskleisti daugiau tokių objektų, o kartu ir visos planetinės sistemos formavimosi detales. Tyrimo rezultatai publikuojami Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

***

Technologines civilizacijas įgalina anglys. Nežemiškų civilizacijų signalų paieškos, arba SETI, paprastai remiasi prielaida, kad protinga gyvybė neišvengiamai sukuria technologijas, leidžiančias bendrauti tarpžvaigždiniais atstumais. Tačiau naujame straipsnyje mokslininkai teigia, kad ši prielaida ignoruoja esminį veiksnį – iškastinį kurą, ypač anglis. Jų argumentas paprastas: Žemėje pramoninę revoliuciją įžiebė būtent anglys, nes jos telkiasi negiliai ir buvo lengvai pasiekiamos, priešingai nei nafta ir dujos, slypinčios kilometrų gylyje. Anglių energija leido pasiekti pakankamai aukštas temperatūras plienui lydyti, o plieniniai grąžtai savo ruožtu atvėrė kelią prie gilių naftos ir dujų atsargų. Taip prasidėjo grandininė technologijų reakcija, galiausiai atvedusi prie radijo teleskopų ir tarpžvaigždinės komunikacijos. Autoriai pabrėžia, kad alternatyvūs energijos šaltiniai, tokie kaip branduolinė, Saulės ar vėjo energija, patys reikalauja pažangios metalurgijos ir inžinerijos, kuri be anglių nebūtų buvusi įmanoma. Tačiau didelių anglių telkinių susidarymas Žemėje buvo įmanomas tik sutapus daugeliui sudėtingų aplinkybių: apie 90 procentų pramoninei revoliucijai reikalingų anglių susiformavo per maždaug 70 milijonų metų laikotarpį Karbono ir Permo geologiniuose perioduose, kai atogrąžų pelkių miškai buvo palaidoti tektoninėse įgriuvose, o Žemės plutos plokščių judėjimas sukūrė tinkamas sąlygas jų išsaugojimui ir lėtam virsmui anglimis. Virsmui reikėjo ir laiko, tad mums pasisekė ir tuo atžvilgiu, kad anglys „subrendo“ 100 milijonų metų prieš atsirandant protingai civilizacijai. Ar kitose planetose įvykiai klostysis panašiai, visiškai negarantuota. Kitokio lengvai prieinamo energijos šaltinio, galinčio pradėti pramonės perversmą, nežinome. Taigi tyrimo autoriai siūlo į Dreiko lygtį, kuria vertinamas civilizacijų skaičius Galaktikoje, įtraukti papildomą narį anglių tikimybei. Jie daro išvadą, kad pažangios technologinės civilizacijos gali būti dar retesnės, nei manyta pagal ir taip skeptišką „Retos Žemės“ hipotezę. Tyrimo rezultatai publikuojami International Journal of Astrobiology.

***

Kosminis vaiduoklis B93. Šaltinis: Christian Bertincourt

Barnardo 93 – vienas iš daugelio tamsių ūkų, kuriuos XX a. pradžioje katalogavo amerikietis astronomas Edwardas Emersonas Barnardas. Tamsus jis atrodo todėl, kad dulkės užstoja toliau esančių žvaigždžių ir dulkių šviesą. Dulkes paskleidė mirštančios žvaigždės, o ateityje jos gali duoti pradžią naujoms žvaigždėms, kurios apšvies visą ūką ir jį išblaškys į šalis.

***

Žvaigždžių sukimasis jas išmaišo. Kai Saulės tipo žvaigždė išeikvoja vandenilį branduolyje, ji išsipučia ir virsta raudonąja milžine. Žvaigždės spindulys gali padidėti daugiau nei šimtą kartų, tačiau jos struktūra iš principo išlieka panaši: centre yra branduolys, jį supa gana stabili spindulinė zona, o išorėje – burbuliuojanti konvekcinė zona, kur karšta medžiaga kyla aukštyn, o šalta leidžiasi žemyn. Nuo aštuntojo dešimtmečio astronomai stebi, kad raudonųjų milžinių paviršiaus cheminė sudėtis kinta – pavyzdžiui, keičiasi anglies izotopų – atmainų su skirtingu neutronų skaičiumi branduolyje – santykis. Tai reiškia, kad medžiaga iš branduolinių reakcijų zonos kažkaip pasiekia paviršių. Tačiau kaip elementai perkerta stabilųjį spindulinį sluoksnį, buvo mįslė. Dabar tyrėjai, pasitelkę galingiausius superkompiuterius, atliko trimačius hidrodinaminius skaičiavimus ir išsprendė šią problemą. Pasirodo, atsakymas yra labai paprastas: žvaigždės sukimasis gerokai sustiprina maišymąsi. Konvekcinio apvalkalo sūkuriai generuoja bangas, kurios įsiskverbia į barjerinį sluoksnį, tačiau ankstesni modeliai rodė, kad šios bangos perneša labai mažai medžiagos. Naujieji skaičiavimai atskleidė, kad žvaigždės sukimasis gali reikšmingai paspartinti bangų sukeliamą medžiagos pernašą. Maišymo intensyvumas didėja, augant sukimosi greičiui, o esant didžiausiems raudonosioms milžinėms būdingiems greičiams, jis gali daugiau nei šimtą kartų viršyti vertes, randamas nesisukančiose sistemose. Šis efektas kiekybiškai paaiškina stebimus raudonųjų milžinių paviršiaus sudėties pokyčius. Tyrėjų teigimu, sukimosi sukeliamas maišymo stiprėjimas turėtų veikti ir kitų tipų žvaigždėse bei kitose jų raidos stadijose. Tai aktualu ir mūsų Saulei, kuri ateityje irgi taps raudonąja milžine. Tad žvaigždžių savybių imties praplėtimas yra sekantis planuojamas šių tyrimų žingsnis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Trūkstama galaktikų evoliucijos grandis. James Webb teleskopu jau pusketvirtų metų atskleidžiama vis naujų netikėtumų ankstyvoje Visatoje. Vienas jų – itin ryškios, žvaigždes sparčiai formuojančios galaktikos, egzistavusios vos 400 milijonų metų po Didžiojo Sprogimo. Dabar tarptautinė astronomų komanda aptiko galaktikų populiaciją, kuri greičiausiai žymi sekantį šių ryškiųjų galaktikų raidos etapą ir jungia jas su kitu, kiek seniau žinomu netikėtu reiškiniu: masyviomis „mirusiomis“ galaktikomis, kuriose žvaigždžių formavimasis praktiškai sustojo jau po maždaug dviejų milijardų metų nuo Didžiojo sprogimo. Naudodami ALMA submilimetrinių bangų teleskopą Čilėje, tyrėjai pirmiausia identifikavo apie 400 ryškių, dulkėtų galaktikų, ir nustatė jų infraraudonąsias savybes, o tada James Webb artimųjų infraraudonųjų spindulių duomenyse aptiko dar apie 70 blausesnių kandidačių Visatos pakraščiuose. Naudodami jungtinius duomenis jie patvirtino, kad tai tikrai dulkių gaubiamos, bet žvaigždes formuojančios galaktikos, egzistavusios beveik prieš 13 milijardų metų. Šios galaktikos anksčiau buvo nematomos, nes dulkės sugeria ultravioletinę ir regimąją šviesą, paversdamos jas nepastebimomis įprastiems teleskopams – tik submilimetrinių bangų instrumentai aptinka dulkių skleidžiamą tolimą infraradononąją spinduliuotę. Tyrėjai parodė, kad sprendžiant pagal gausą, amžių ir bendrą žvaigždžių masę ši naujai atrasta populiacija gali būti evoliucinis tiltas: itin ryškios galaktikos, matomos anksti po Didžiojo Sprogimo, pirmiausia virto dulkėtomis žvaigždžių gamyklomis, kurios vėliau, išnaudojusios dujų atsargas, tapo masyviomis „mirusiomis” galaktikomis. Jei ši hipotezė pasitvirtins, tai reikš, kad žvaigždžių formavimasis ankstyvoje Visatoje vyko greičiau ir intensyviau, nei numatė dabartiniai modeliai. Kartu tai gali paaiškinti, kaip Visata taip greitai prisipildė dulkių ir už helį sunkesnių cheminių elementų. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Kvazaras slopina aplinkinę žvaigždėdarą. Supermasyvios juodosios skylės slypi daugumos galaktikų centruose. Kai jos sparčiai ryja aplinkinę medžiagą, virsta kvazarais – tokiais ryškiais spinduliuotės šaltiniai, kad nustelbia visos galaktikos žvaigždes. Jau seniai žinoma, kad energinga kvazaro spinduliuotė gali naikinti molekules, įskaitant šaltą vandenilį, motininėje galaktikoje. Vandenilio molekulės yra pagrindinė žvaigždžių formavimosi žaliava, taigi jų netekimas sulėtina ar net sustabdo ir žvaigždėdarą. Tačiau ar šis poveikis siekia toliau? Dabar astronomai, naudodami James Webb teleskopą, rado įrodymų, kad taip. Jie ištyrė aplinką aplink kvazarą J0100+2802, kurio šviesa pasiekia mus iš mažiau nei milijardo metų amžiaus Visatos. Tai ryškiausias žinomas to laikmečio kvazaras, kuriam energiją teikia medžiaga, krentanti į apie 12 milijardų Saulės masių juodąją skylę. Tyrėjai išmatavo jonizuoto deguonies spinduliuotė galaktikose aplink kvazarą. Tokią spinduliuotę skleidžia jaunos žvaigždės, taigi jos matavimai rodo, kaip sparčiai galaktikoje neseniai formavosi žvaigždės. Paaiškėjo, kad galaktikose, esančiose maždaug 7 megaparsekų spinduliu nuo kvazaro, jonizuoto deguonies spinduliuotė buvo reikšmingai silpnesnė, palyginti su jų ultravioletine šviesa – tai rodo, kad žvaigždžių gamyba pastaruosius kelis milijonus metų jose buvo prislopinta. Efekto negalima paaiškinti parinkimo efektais, kitaip tariant, lėtai žvaigždes formuojančios galaktikos negalėjo atsitiktinai išsidėstyti aplink kvazarą. Tyrėjų skaičiavimais, toks slopinimas greičiausiai kyla dėl sparčios molekulinio vandenilio fotodisociacijos – kvazaro ultravioletinė spinduliuotė ardo vandenilio molekules ir atima iš galaktikų žaliavą naujoms žvaigždėms. Tai pirmas tiesioginis įrodymas, kad kvazaro grįžtamasis ryšys veikia tarpgalaktiniais mastais, ir rodo, kad supermasyvios juodosios skylės ankstyvoje Visatoje galėjo turėti daugiau įtakos galaktikų evoliucijoje, nei įprastai manoma. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.

***

Visatos plėtimasis greitėja – tą žinome nuo 1998 metų. Bet pernai paskelbti duomenys rodo, kad greitėjimas po truputį silpnėja. Ar tai padės išsiaiškinti, kodėl plėtimasis greitėja apskritai? Kitaip tariant, ar taip atskleisime tamsiosios energijos paslaptį? Pasakoja PBS Space Time:

***

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

Laiqualasse

5 komentarai

  1. >Visatos plėtimasis greitėja – tą žinome nuo 1998 metų. Bet pernai paskelbti duomenys rodo, kad greitėjimas po truputį silpnėja.

    Mane sitas dalykas neramina
    https://arxiv.org/pdf/2510.13121

    Supernovu brightness neturetu priklausyti nuo host galaktikos amziaus, taciau priklauso.

    pirmas punktas
    CMB yra agnostiskas acceleracijai https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Sept09/Einasto/Figures/figure17.jpg

    antras punktas
    ta acceleracija vos matoma type 1a duomenyse. Tolimiausia zinoma supernova yra ties 1.94z jei gerai pamenu. Imant „gera” „patikima” atstuma – 1z – tai tos supernovo atstumai labai svyruoja error barsuose, ismatuotas average yra apie 21 Gyr, be acceleracijos butu 19 Gyr, pirmuose darbuose error bars’ai buvo milziniski, pavienes supernovos error bars’ai buvo kazkur 15-25 gyr. Dabar pritrauke maziau, bet visviena tai sistematinis pritraukimas, o ne geresniu duomenu gavimas.

    trecias punktas
    Kai Perlmutteris sukalibravo savo type 1a supernovas, tai gavo kad supernovos brightness priklauso nuo host galaktikos amziaus. To neturi but, tai 100% yra systematic bias (nera kitaip imanoma) ir rodo kad sukalibruota neteisingai, ir mano spejimas yra kad jis neteisingai sumodeliavo metalingumo evoliucija zvaigzdese. Kodel dar turetu skirtis nuo host galaktikos amziaus? Mano nuomone cia tik metalingumas lemia ir manes visai nestebina tai kad sprogimo brightness stipriai priklauso nuo to koks „kuras” yra zvaigzdeje (senstant galaktikai dideja metalingumas, sukuriama daugiau sunkiu elementu sprogimu metu)

    Paeme zmones… sumodeliavo kur nera systematic bias… rezultatas – ne acceleruoja o slightly deceleruoja.

    Pasakysiu tiesiai sviesiai, nei akceleruoja nei deceleruoja.

    1. Įdomių dalykų atkasi :) Iš to straipsnio, kur palinkinai, atrodo, kad Hablo įtampa išsisprendžia CMB naudai, ko (gal nelabai pagrįstai) ir tikėjausi.

      Dėl supernovų šviesio priklausomybės nuo galaktikos amžiaus tai jau seniau kažkada esu matęs šitą sistematiką, ir, kaip ir tu žemiau rašai, greičiausiai tai susiję su tipiniu žvaigždžių metalingumu. Nesuprantu, kodėl tada teigi, kad „neturėtų priklausyti”, nes kaip ir yra aiškus mechanizmas, kodėl galėtų priklausyti.

      Dėl agnostiškumo akceleracijai – ne CMB, o supernovos yra beveik agnostiškos akceleracijai, kaip bebūtų keista. Deceleracijos parametras yra 1/2 Omega_m – Omega_Lambda, tai tame tavo palinkintame grafike būtų tiesi linija per taškus {0,0} ir {1,2}. Ne visai lygiagreti supernovų elipsės ilgajai ašiai, bet netoli to, tik šiek tiek žemiau jos. CMB gana agnostiškas pavienėms Omega_m ir Omega_Lambda vertėms, kol jų suma lygi vienetui (t.y. jis gana stipriai rodo, kad Visatos erdvė apytikriai plokščia).

      Nelabai suprantu, kaip tu atstumus metais matuoji. Ar turi omeny Gly (t.y. milijardus šviesmečių)?

      1. Na as cia nieko daugiau nepasakysiu protingo.

        Man individualios reiksmes nera labai svarbios. Idomiau ar akseleruoja ar ne (is teorines puses), daug kam tai idomiau manyciau. O del individualiu lambda CDM reiksmiu, tai mane ne tos reiksmes kamuoja, sunku paaiskint, nesuprasi kai parasysiu, kad man modelis keistai pusiau dvi-dimensinis atrodo (wth?). Supaprastintai, H^2 = rho. Vietoj to kad mastyt kaip rho keicia H, galima gi ir mastyt atvirksciai, kaip H keicia rho, paimi kazkoki ball, ir constant expansion, ir ziuri, kaip gi tas rho kinta. Na kaip H^2 = rho kinta, viskas tvarkoj, kaip ir… bet cia kai k = 0 (flat), o jei k = 1, tai mano manymu turetu but H^3 = rho, o ne H^2 = rho. Man Lambda CDM atrodo per daug simplistic, biski sudetingesnis modelis turetu but, kreivai kazkaip ziurisi, bet cia tik man vienam tikriausiai toks klausimas kyla, kai tema iskyla – pakamuoja, abejoju ar rasiu as kur atsakyma kodel H^2 = rho kai k = 1. Galeciau aprasyt ka turiu omeny, analoga LambdaCDM, kur identiskas kai k=0, bet skiriasi kai k=1 ar k=-1. Bet ar yra tam kazkokios racijos? Cia lyg ir tureciau aiskintis kodel H^2=rho, o ne kazka isradinet.

        O del atstumu, tai kreivas iprotis rasyt taip kaip mastau/tariu, neapsivercia liezuvis sakyt „Glyr”, tai tiesiog gyr mintyse nors ir zinau skirtuma.

      2. ChatGPT paklausiam:
        1998 m (kai Nobeli dave):
        Nebuvo aiškių įrodymų, kad po standartizavimo išlieka stipri koreliacija su pirmtakės amžiumi. Specifinės kalibracijos pagal pirmtakinės sistemos amžių tuo metu nebuvo taikomos. Nebuvo pakankamai didelių ir kokybiškų duomenų rinkinių, kad būtų galima statistiškai išskirti subtilius efektus (~0,05 mag lygio).

        🔹 1998–2005 m.
        Aiškaus amžiaus ar masės efekto dar neaptikta.

        🔹 2008–2010 m. – pirmi signalai
        Didelės imtys iš Supernova Legacy Survey ir Sloan Digital Sky Survey leido tirti „host“ galaktikas detaliau. Problema tapo žinoma kaip „host mass step“.

        🔹 2010 m. – lūžio taškas
        Nuo tada „mass step“ tapo standartiniu korekcijos elementu kosmologinėse analizėse.

        🔹 2011–2015 m.
        Imta aiškintis, kas slypi už masės efekto:
        * žvaigždžių populiacijos amžius,
        * metalingumas,
        * sprogimo kanalas.
        Paaiškėjo, kad, Galaktikos masė greičiausiai yra proxy (netiesioginis indikatorius) žvaigždžių populiacijos amžiui ir metalingumui.

        🔹 2020–2025 m.
        Čia ir atsiranda nauja diskusija, ar šis efektas gali būti pakankamai stiprus pakeisti išvadas apie pagreitėjimą.

        Na o tas darbas kur idejau sako kad visai panaikina greitejima.
        O darbai kur matuoja „greitejimo letejima” – jerk’a tai man kazkaip keistai atrodo, kai pacios akseleracijos klausimas dar ant klaustuko.

        O kad CMB geriau nei Type Ia, tai taip, nestebina

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *