Nors kosmosą dažnai įsivaizduojame kaip vakuumą, ir jis toks yra lyginant su Žemės atmosfera, iš tiesų ten nėra visai tuščia. Visur kosmose rasime dalelių – dujų ar plazmos, kuri, nors ir ypatingai reta, kelia daugybę įvairiausių įdomiausių reiškinių. Pavyzdžiui, Saulės sistemoje laksto daugybė energingų dalelių, vadinamų Galaktiniais kosminiais spinduliais; tačiau Žemės magnetinis laukas jas nukreipia į šalį net ir gerokai toliau, nei tęsiasi mūsų planetos magnetosfera. Saturne panašių energingų dalelių srautai, kuriantys pašvaistes, kartu varo ir vėjus, kurie palaiko tų pačių pašvaisčių švytėjimą. Aplink Paukščių Taką skrieja net ne dujų, o žvaigždžių srautai, o dabar atrasta daugybė naujų. Į juodąsias skyles krentančios dujos sužimba kaip aktyvūs branduoliai, o šių srautų pokyčiai – tiek per dešimtmečius, tiek per milijardus metų – yra dar dviejų praeitos savaitės naujienų tema. Kitose naujienose – planai pastatyti bazę Mėnulyje, Veneros pragaro susdarymo būdai ir egzoplanetų paieška dirbtiniu intelektu. Gero skaitymo!
***
Prieš šimtą metų, 1926-ųjų kovo 16 dieną, prasidėjo modernių raketų era: Robertas Godardas išbandė pirmąją savo raketą, kurią pavadino Nelu. Raketa skrido apie pustrečios sekundės ir pakilo į kiek daugiau nei 12 metrų aukštį, tačiau principas, kuriuo ji veikė, buvo toks pat, kaip raketos, po keturių dešimtmečių gabenusios žmones į Mėnulį.
***
NASA statys bazę Mėnulio paviršiuje. Vos mėnesį po Artemis programos skrydžių plano pertvarkos NASA vadovas Jaredas Isaacmanas paskelbė apie dar vieną esminį posūkį: agentūra stabdo Gateway, planuotos kosminės stoties prie Mėnulio, statybas. Visos infrastruktūros kūrimo pastangos bus nukreiptos į palydovo paviršių, kur per dešimtmetį turėtų iškilti nuolatinė tyrimų bazė. Buvo planuojama, kad Gateway tarnaus kaip astronautų pakelės stotelė prieš leidžiantis į Mėnulį ir kylant iš jo, bei kaip mokslinių tyrimų platforma. Visgi projektas sulaukė daug kritikos tiek dėl milžiniškos kainos, tiek dėl dėmesio nukreipimo nuo pagrindinio tikslo – žmonių sugrįžimo į Mėnulio paviršių. Per artimiausius septynerius metus NASA planuoja investuoti 20 milijardų dolerių į Mėnulio bazę, kurią statys trim etapais per dešimtis misijų kartu su komerciniais ir tarptautiniais partneriais. Pirmasis etapas, iki 2028 metų, skirtas patikimam žmonių nusileidimui, technologijų bandymams ir potencialių bazės vietų prie pietinio Mėnulio poliaus žvalgybai. Per antrąjį etapą, apimsiantį 2029–2031 metų laikotarpį, bus sukurta ryšių, navigacijos ir energijos infrastruktūra. Jo metu planuojama leisti po maždaug dvi pilotuojamas misijas kasmet. Trečiojo etapo metu bus gabenama sunkioji infrastruktūra ir ruošiamasi nuolatiniam žmonių buvimui. Įranga, jau sukurta ir parengta Gateway, bus panaudota paviršinės bazės ar kitų programų reikmėms. Tarp jų yra energijos generavimo modulis, variklis ir gyvenamasis modulis. Pokytis paliečia ir tarptautinius partnerius – Europos, Kanados, Japonijos ir JAE kosmoso agentūras, kurios dalyvavo Gateway projekte. ESA šiuo metu konsultuojasi su valstybėmis narėmis dėl šio sprendimo pasekmių ir galimybių prisidėti prie naujosios stoties statybų. Isaacmanas pristatė ir technologinių naujovių: pavyzdžiui, MoonFall dronai, paremti Marso sraigtasparnio Ingenuity patirtimi, galėtų šokinėti tarp Mėnulio vietovių, o supaprastinti mėnuleigiai pakeis lėtai vystomą Lunar Terrain Vehicle projektą. Isaacmanas neatmetė galimybės ateityje grįžti prie orbitinės stoties idėjos, tačiau šiuo metu prioritetas aiškus – žmonių buveinė Mėnulio paviršiuje.
***
Žemės magnetinis laukas saugo ir Mėnulį. Žemės magnetosfera saugo mūsų planetą nuo įvairių energingų dalelių, lakstančių kosmose. Dalis šių vadinamųjų kosminių spindulių atsklinda iš Saulės, kiti – iš už Saulės sistemos ribų. Pastarieji, vadinami Galaktiniais kosminiais spinduliais (GCR), kelia rimtą pavojų astronautams ir įrangai kosmose. Žemės magnetosfera yra nesimetriška: į Saulės pusę tęsiasi maždaug 6–10 Žemės spindulių, o į priešingą pusę besidriekianti magneto-uodega gali tęstis dešimtis kartų toliau. Mėnulis savo magnetosferos neturi. Taigi ir nuo kosminių spindulių jis neapsaugotas, išskyrus trumpus periodus aplink pilnatį, kai skrieja per magneto-uodegą, nes skrieja maždaug 60 Žemės spindulių atstumu. Bent jau taip buvo manoma iki šiol, bet dabar mokslininkai aptiko zoną aplink Žemę, apimančią ir Mėnulio orbitą, kurioje GCR tankis gerokai mažesnis, nei kitur. Toks pastebėjimas padarytas analizuojant Chang’e-4 nusileidimo modulio dozimetrijos duomenis, surinktus per 31 Mėnulio parą. Mėnulio ryto metu, maždaug dviejų Žemės parų laikotarpiu, tolimojoje Mėnulio pusėje esantį nusileidimo modulį pasiekdavo apie 20 procentų mažesnis GCR srautas. Dėsningumas kartojosi kiekvienos Mėnulio paros metu, taigi jo negalima paaiškinti trumpalaike anomalija. Labiausiai sumažėjo žemesnės energijos protonų kiekis, o aukštesnės energijos dalelių srautas paveiktas ne taip stipriai, bet irgi pastebimai. Nors Mėnulis tuo metu buvo už magnetosferos ribų, Žemės magnetinio lauko įtaka matomai tęsiasi ir už jos. Tyrėjų teigimu, žemesnės energijos protonai, veikiami magnetinio lauko, juda spiralėmis, kurių spindulys palyginamas su magnetosferos dydžiu, todėl Žemės laukas sugeba juos nukreipti net tokiu atstumu. Kuo dalelės energingesnės, tuo sukimosi spinduliai mažesni ir jos lengviau gali išvengti magnetosferos įtakos. Tai sukuria savotišką kosminių spindulių „kišenę“ – sumažėjusio spinduliuotės intensyvumo zoną. Efektą patvirtina ir kitų erdvėlaivių duomenys, ir skaitmeniniai modeliai. Nors tikslus kišenės erdvinis mastas dar nenustatytas, šis atradimas gali būti praktiškai naudingas planuojant pilotuojamas Mėnulio misijas. Operacijas ir pasivaikščiojimus Mėnulio paviršiumi būtų galima derinti su šiais mažesnės spinduliuotės periodais. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.
***
Keturi keliai į Veneros pragarą. Venera ir Žemė gimė beveik identiškos – panašaus dydžio, masės, sudėties, tame pačiame Saulės sistemos regione. Tačiau šiandien Veneros paviršiuje temperatūra siekia 460 laipsnių, atmosferos slėgis – 92 kartus didesnis nei Žemės, o anglies dioksido atmosfera sukuria ypatingai stiprų šiltnamio efektą. Suprasti, kaip planetos dvynės taip skirtingai evoliucionavo, labai svarbu norint įvertinti egzoplanetų tinkamumą gyvybei. Dabar tyrėjai, naudodami atvirojo kodo programinę įrangą VPLanet, sumodeliavo 234 000 Veneros raidos scenarijų ir nustatė, kad yra keturi būdai planetai tapti tokiu pragaru. Visi skaičiavimai rėmėsi prielaida, kad Venera nuo pat atsiradimo buvo „sustingusio dangčio“ tektoniniame režime; tai reiškia, kad jos pluta niekada nesuskilo į judančias plokštes kaip Žemės. Modeliuose buvo varijuojami įvairiausi Veneros sandaros parametrai. Sėkmingais laikyti tik tie scenarijai, kurie atkūrė tris dabartinės Veneros savybes: 92 kartus už Žemės aukštesnį anglies dvideginio slėgį, labai mažą vandens kiekį atmosferoje ir praktiškai neegzistuojantį magnetinį lauką. Iš 234 000 bandymų tik 808 – vos 0,35 procento – atitiko visus tris kriterijus. Šie sėkmingi scenarijai sugrupuoti į keturis evoliucinius kelius. Dažniausias, sudarantis maždaug 72% visų sėkmingų, gali būti pavadintas „įprastu“; jame mantija ir branduolys tolygiai vėsta per visą planetos istoriją. Antras pagal dažnumą, 18% atvejų, pavadintas „magnetiškai mirštančia“ Venera: mantija netenka vandens, sukietėja, sustorėja pluta, todėl nuslopsta vidinis šilumos srautas ir branduolys sustingsta. Trečiasis, apie 10% atvejų, – nepilnai susiformavęs vidinis branduolys, dėl kurio nesusidaro tinkamos sąlygos prasidėti magnetinį lauką generuojančiam dinamo procesui. Ketvirtas, rečiausias – chaotiški vidinių savybių svyravimai pirmaisiais 500 milijonų metų, po kurių sistema nusistovi į beveik šiandieninę pragarišką būseną. Įdomu, kad visais sėkmingais scenarijais Venera gelmėse išlaiko labai daug vandens – jo masė prilygsta visam Žemės paviršiaus vandeniui. Be to, visais šiais atvejais Venera ir šiandien tebėra vulkaniškai aktyvi. O 88% atvejų Venera praeityje turėjo reikšmingą magnetinį lauką, kurio pėdsakai gali būti užfiksuoti paviršiaus uolienose. Šias prognozes galės patikrinti trys artėjančios misijos – NASA DAVINCI ir VERITAS bei ESA EnVision. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Ar egzistuoja Marse gyvybė? Kol kas nežinome. Tačiau žinome, kad Raudonosios planetos gruntas turėtų būti nuodingas žemiškiems organizmams. Ar jie kur nors Marse galėtų išgyventi? Atsakymo ieško PBS Space Time:
***
Saturno vėjus varo pašvaistės. Kiek trunka Saturno para? Atrodytų paprastas klausimas, tačiau jis dešimtmečiais kėlė ginčus. NASA Cassini zondas 2004 metais užfiksavo, kad Saturno sukimosi periodas, matuojamas pagal pašvaistės signalus, tarsi kinta laikui bėgant. Tokia situacija fiziškai neįmanoma, nes planeta negali tiesiog imti suktis greičiau ar lėčiau, bent jau ne tiek, kiek buvo išmatuota. 2021 metais mokslininkai nustatė, kad kintantis signalas susijęs ne su pačios planetos sukimusi, o su vėjais viršutinėje atmosferoje, kurie generuoja elektrines sroves ir sukuria klaidinantį pašvaistės signalą. Tačiau liko neatsakyta, kas sukelia tokius nuolatinius stiprius vėjus. Dabar ta pati komanda, naudodama James Webb teleskopą, rado atsakymą – vėjus kelia ta pati pašvaistė, o Saturno atmosferą ir magnetosferą jungia pats save palaikantis ryšys. Išvada gauta sudarius kaip niekad detalų Saturno šiaurinio pašvaistės regiono temperatūros ir jonų tankio žemėlapį bei išmatavus šių parametrų kitimą per pilną Saturno parą. Tam tyrėjai analizavo H₃⁺ jono infraraudonąją spinduliuotę. Šis jonas veikia kaip natūralus termometras Saturno viršutinėje atmosferoje, o Webb leido pasiekti geresnę nei 500 kilometrų erdvinę skyrą. Gauti duomenys apie dešimt kartų tikslesni nei ankstesni matavimai, kurių paklaidos siekdavo apie 50 laipsnių. Žemėlapis atskleidė sudėtingą, bet labai tvarkingą kaitinimo ir vėsimo zonų struktūrą, kuri puikiai dera su prieš dešimtmetį darytomis modelių prognozėmis. Šilumos šaltinis tiksliai sutampa su vieta, kur dalelių lietus, krentantis iš kosmoso į atmosferą, yra stipriausias. Ten pat stipriausia ir pašvaistės spinduliuotė. Tai reiškia, kad Saturno pašvaistė veikia kaip natūralus šilumos siurblys: ji kaitina atmosferą sąlyčio vietoje, kaitinimas sukelia vėjus, vėjai generuoja elektros sroves, o srovės maitina pašvaistę, ir ciklas kartojasi. Būtent šis grįžtamasis ryšys tarp atmosferos ir magnetosferos sukuria stabilų signalą, kuris sukasi kartu su Saturnu, bet ne idealiai vienodu greičiu. Jo stebėjimai ir klaidino mokslininkus, mat sudarė kintančio sukimosi greičio įspūdį. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Space Physics.
***
Egzoplanetų paieškos dirbtiniu intelektu. NASA TESS teleskopas nuo 2018 metų stebi milijonus žvaigždžių ir fiksuoja nežymius priblėsimus, kurie nutinka, kai tarp mūsų ir žvaigždės praskrieja egzoplaneta. Nepaisant jau porą dešimtmečių siekiančios istorijos, šis tranzitų metodas vis dar kelia iššūkių. Pavyzdžiui, kaip atskirti tikrą planetą nuo klaidingų signalų, tokių kaip dvinarių žvaigždžių užtemimai, žvaigždžių dėmių sukeliami šviesio pokyčiai ar elementarus triukšmas, kylantis pačiame prietaise? Dabar astronomai pristatė dirbtinio intelekto sistemą RAVEN ir pritaikė ją TESS pirmųjų ketverių metų duomenims. Tarp šių daugiau nei 2,2 milijono žvaigždžių stebėjimų jie patvirtino 118 egzoplanetų egzistavimą, o net 31 iš jų buvo visiškai nauji radiniai. RAVEN iš kitų automatizuotų ar dirbtinio intelekto algoritmų išsiskiria tuo, kad apjungia visą procesą nuo signalo aptikimo iki klasifikavimo ir statistinio patvirtinimo. Jo mašininio mokymosi modeliai treniruoti su šimtais tūkstančių realistiškai sumodeliuotų planetų tranzitų ir aštuonių tipų klaidingais signalais, todėl gali patikimai atskirti tikras planetas nuo apgaulingų reiškinių. Apmokyta sistema teisingai klasifikavo daugiau nei 90% pateiktų bandomųjų signalų, o kai kuriais metodais tikslumas viršijo 99%. Tarp patvirtintų planetų tyrėjai aptiko ypač moksliškai įdomių populiacijų. Pirmoji – itin trumpo periodo planetos, apskriejančios žvaigždę greičiau nei per 24 valandas. Tyrėjai apskaičiavo, kad tokių planetų turi 9-10% visų Saulės tipo žvaigždžių; šis rezultatas sutampa su ankstesniai Kepler teleskopo duomenų analizės rezultatais, tačiau RAVEN paklaidos iki dešimt kartų mažesnės. Antra grupė – „karštieji neptūnai“, planetos, dydžiu panašios į Neptūną, tačiau skriejančios labai arti žvaigždės; teoriniai modeliai rodo, kad jos turėtų palyginus greitai prarasti atmosferą ir sumažėti. Ir tikrai, tokių planetų randama labai retai; naujieji rezultatai leido įvertinti, kad jų turi vos 0,08% visų žvaigždžių. Tai pirmas tokio tipo planetų retumo statistinis įvertinimas. Trečioji grupė – glaudžios keleto planetų sistemos, kurių analizė padės suprasti orbitų stabilumą ilgais laikotarpiais. Apskritai planetų aptinkama prie maždaug 15% žvaigždžių. Tyrimo rezultatai publikuojami Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: metodo taikymas planetų paieškai, aptiktų planetų savybės. Pats metodas aprašytas straipsnyje, kurį rasite arXiv.
***
Diskų precesija dvinarėse sistemose. Kataklizminės kintančiosios žvaigždės yra dvinarės žvaigždžių sistemos, kuriose itin tanki baltoji nykštukė siurbia medžiagą iš gretimos kompanionės. Medžiaga kompaktiškos narės link juda per akrecinį diską. Tokios sistemos pasižymi staigiais ryškumo padidėjimais, vadinamosiomis klasikinėmis novomis. Tačiau be šių dramatiškų įvykių stebimi ir subtilesni periodiniai ryškumo svyravimai, vadinami superkupromis (angl. superhumps). Jų periodas yra panašus į dvinarės orbitos periodą. Kai periodas šiek tiek ilgesnis, superkupra vadinama teigiama, o kai trumpesnis – neigiama. Pastarosios atrastos dar praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje, bet iki šiol jų prigimtis nepaaiškina. Pagrindinė ligšiolinė teorija teigė, kad akrecinis diskas yra apskritas, bet pakreiptas orbitos atžvilgiu ir precesuoja kaip besisukantis vilkelis. Problema ta, kad niekas negalėjo paaiškinti, kas tą pakreipimą sukuria ir palaiko. Dabar mokslininkai pasiūlė kitokį mechanizmą. Jų modelyje akrecinis diskas ne pakreiptas, o ekscentriškas – elipsės formos. Toks diskas patiria atbulinę apsidinę precesiją – jo ilgoji ašis lėtai sukasi priešinga orbitai kryptimi. Naudodami gana supaprastintą teorinį modelį tyrėjai parodė, kad precesijos kryptis ir greitis stipriai priklauso nuo disko dydžio ir temperatūros, o aukštas slėgis gali sukelti atbulinę precesiją net šaltuose diskuose, ko ankstesnė teorija paaiškinti negalėjo. Šis mechanizmas natūraliai sukuria neigiamas superkupras be jokio disko pakreipimo. Be to, modelis paaiškina ir keistesnį reiškinį: kai kuriose sistemose teigiamos ir neigiamos superkupros stebimos vienu metu. Tai gali atsitikti, kai per protrūkį diskas išsiplečia ir jo vidinė bei išorinė dalys ima precesuoti priešingomis kryptimis. Modelis tinka įvairaus narių masių santykio sistemoms, pašalindamas ankstesnės teorijos apribojimus. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Nauji žvaigždžių srautai Galaktikos pakraščiuose. Kai mažos nykštukinės galaktikos ar kamuoliniai žvaigždžių spiečiai skrieja aplink Paukščių Taką, mūsų Galaktikos gravitacija pamažu atplešia jų žvaigždes. Taip aplink telkinius nusidriekia ilgi, ploni pėdsakai, vadinami žvaigždžių srautais. Šių srautų formos ir dydžiai gali suteikti informacijos apie Galaktikos masės, įskaitant tamsiąją medžiagą, pasiskirstymą. Tai yra bene vienintelis būdas nustatyti šį pasiskirstymą Galaktikos pakraščiuose, todėl srautai yra vertingi įrankiai tikrinant galaktikų struktūros ir raidos modelius. Ypač svarbūs srautai, kylantys iš vis dar egzistuojančių kamuolinių spiečių, nes jie leidžia tiesiogiai susieti srautą su jo šaltiniu. Tačiau iki šiol tokių buvo žinoma mažiau nei 20, nes jie blausūs ir sunkiai aptinkami milžiniškame Galaktikos žvaigždžių fone. Dabar mokslininkai sukūrė algoritmą StarStream ir, pritaikę jį ESA Gaia palydovo duomenims, atrado 87 naujus žvaigždžių srautų kandidatus, susijusius su kamuoliniais spiečiais. Tai daugiau nei keturis kartus padidina žinomų tokių srautų skaičių. Iš jų 34 yra aukštos kokybės – statistinė analizė, paremta skaitmeniniais modeliais, rodo, kad aptikta daugiau nei 50% jų žvaigždžių. Svarbus metodologinis naujojo tyrimo skirtumas – ankstesni srautai dažniausiai buvo aptinkami atsitiktinai, peržiūrint dangaus nuotraukas, o StarStream remiasi fizikiniu srautų formavimosi modeliu ir sistemingai ieško jų duomenyse. Tai leido atrasti srautus, kurie vizualiai neatrodo tipiški. Kai kurie yra netikėtai platūs ar trumpi, kiti nesutampa su savo šaltinio orbita. Tyrėjai taip pat įvertino spiečių masės netekimo spartą ir nustatė, kad keletas mažos masės bei didelio skersmens spiečių praranda medžiagą išskirtinai greitai. Tai rodo, kad jie artėja prie visiško potvyninio suardymo, po kurio spiečiaus nebeliks, bet srautas dar gyvuos daug milijonų metų. Tarp spiečių, matomų aukštose galaktinėse platumose (daugiau nei 30 laipsnių nuo Paukščių Tako juostos) dabar trys ketvirtadaliai turi aptiktus potvyninius srautus. Būsimi ir esami teleskopai – NASA Roman, Vero Rubin observatorija ir DESI spektroskopinė apžvalga – leis patikrinti šiuos kandidatus detaliau ir galbūt panaudoti juos tamsiosios medžiagos pasiskirstymui Galaktikoje tirti. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Supplement Series.
***
Galaktikos istorija iš deguonies pasiskirstymo. Galaktikos auga dviem pagrindiniais būdais – pritraukdamos dujas iš tarpgalaktinės erdvės ir susijungdamos su mažesnėmis galaktikomis. Tačiau atkurti visą augimo istoriją, matant tik šiandieninį jų atvaizdą, yra itin sunku. Vienas metodas, padedantis atskleisti galaktikų istoriją, yra detali jų cheminės sudėties analizė. Dabar astronomai pirmą kartą šį metodą pritaikė kitai galaktikai, nei Paukščių Takas, ir atsekė jos 12 milijardų metų raidą. Tiriamasis objektas – NGC 1365, didelė spiralinė galaktika, kurią matome beveik tiesiai „iš viršaus“. Tyrėjai suskirstė galaktiką į daugiau nei 4500 lopinėlių ir išmatavo deguonies gausą kiekviename iš jų. Taip jie pasiekė 175 parsekų skyrą – pakankamai, kad atskirtų pavienius žvaigždžių formavimosi regionus. Deguonies pasiskirstymas galaktikoje nėra atsitiktinis: centrai paprastai turi daugiau sunkiųjų elementų, pakraščiai – mažiau, o šį gradientą formuoja žvaigždžių gimimas ir mirtis, dujų srautai ir susijungimai su kitomis galaktikomis. Palyginę stebimus deguonies raštus su maždaug 20 tūkstančių dirbtinių galaktikų iš IllustrisTNG kosmologinių modelių, tyrėjai rado modelį, puikiai derantį su NGC 1365 savybėmis. Jis atskleidė trijų etapų istoriją: pagrindinio disko deguonies gradientas susiformavo anksčiausiai, prieš 11,9–12,5 milijardo metų, per kelis susijungimus su nykštukinėmis galaktikomis. Galaktika centre turi pailgą skersę, kurios gradientas formavosi lėtai per visus 12 milijardų metų, maitinamas žvaigždžių formavimosi, kurį skatino dujų kritimas centro link. O išorinis jonizuotų dujų diskas, kuriame deguonies visur maždaug vienodai, susidarė palyginti neseniai – prieš 5,9–8,6 milijardo metų, jungiantis su maža galaktika. Šis metodas atveria naują astronomijos kryptį – „užgalaktinę archeologiją“, kuri leidžia skaityti tolimų galaktikų istoriją iš jų cheminių elementų pasiskirstymo, panašiai kaip archeologai skaito civilizacijų istoriją iš radinių sluoksnių. Kadangi NGC 1365 turi panašumų su Paukščių Taku, šie rezultatai padės suprasti, kiek tipiškas ar unikalus yra mūsų pačių Galaktikos formavimosi kelias. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Galaktika užgeso per žmogaus gyvenimą. Aktyvūs galaktikų branduoliai yra supermasyvios juodosios skylės ir į jas krentančios dujos. Pastarosios įkaista iki milžiniškų temperatūrų ir gali šviesti ryškiau nei visos galaktikos žvaigždės kartu sudėjus. Branduolių šviesis nuolat kinta, tačiau nežymiai – dešimtmečių ir trumpesniais laikotarpiais stebimi kelių ar keliolikos procentų skirtumai. Didesniems pokyčiams, manyta, reikia dešimčių tūkstančių metų ar ilgesnių laikotarpių. Bet dabar astronomai aptiko galaktiką, kurios branduolio šviesis sumažėjo bent dvidešimt kartų per vos du dešimtmečius – pakankamai greitai, kad pokytį galima stebėti per žmogaus gyvenimą. Galaktika, kurios šviesa mus pasiekia per maždaug 10 milijardų metų, buvo rasta lyginant milžiniškos Sloan dangaus apžvalgos nuotraukas, darytas apie 2002 metais, su Subaru teleskopo Hyper Suprime-Cam vaizdais iš 2018-ųjų. Iš 30 tūkstančių kvazarų – išskirtinai ryškių aktyvių branduolių – šis išsiskyrė dramatiškiausiu pokyčiu. Atlikti papildomi stebėjimai su Subaru ir kitais teleskopais, apimantys regimuosius, infraraudonuosius ir radijo bangų duomenis, bei archyvinės fotografinės plokštelės, darytos praeito amžiaus viduryje, leido atkurti detalią galaktikos ryškumo istoriją. Tyrėjai nustatė, kad pats aktyvaus branduolio komponentas nuo 2000-ųjų iki 2023 metų susilpnėjo apie 50 kartų. Edingtono santykis, nurodantis medžiagos kritimo į juodąją skylę spartą, lyginant su teoriniu maksimumu, nukrito nuo maždaug 0,4 iki 0,008. Kartais stiprius aktyvių branduolių šviesio pokyčius galima paaiškinti dulkių debesiu, laikinai užstojusiu šviesą. Visgi šią versiją tyrimo autoriai atmetė, nes ji negali paaiškinti vienodų pokyčių visuose bangų ilgiuose vienu metu. Priešingai, stebima raida rodo, kad pačio akrecinio disko fizinė būsena dramatiškai pasikeitė: medžiagos tekėjimas į juodąją skylę beveik sustojo per maždaug septynerius metus šaltinio atskaitos sistemoje (iki 20 metų mūsų atskaitos sistemoje šis laikotarpis išsitempė dėl Visatos plėtimosi). Kas sukėlė tokį staigų išsijungimą, kol kas neaišku ir reikalauja naujų teorinių modelių. Šis atradimas rodo, kad supermasyvių juodųjų skylių aktyvumas gali kisti nepalyginti greičiau, nei manyta. Artimos ateities plataus lauko apžvalgos, skirtos lyginti greitai besikeičiančius ar tiesiog skirtingų epochų vaizdus, gali atskleisti daugiau tokių atvejų. Tyrimo rezultatai publikuojami Publications of the Astronomical Society of Japan.
***
Kaip silpsta galaktikų aktyvumas. Laikotarpis prieš maždaug 10 milijardų metų vadinamas „kosminiu vidurdieniu“. Tuo metu ir žvaigždės formavosi, ir supermasyvios juodosios skylės augo sparčiausiai per visą Visatos istoriją. Nuo tada abu tempai sumažėjo daugiau nei dešimt kartų. Kodėl taip nutiko juodosioms skylėms, ilgai buvo neaišku. Dabar astronomai, sujungę trijų rentgeno teleskopų – NASA Chandra, ESA XMM-Newton ir vokiečių eROSITA – duomenis, rado atsakymą: sulėtėjo vidutinė medžiagos kritimo į juodąsias skyles sparta. Kai dujos krinta į supermasyvią juodąją skylę, jos įkaista ir spinduliuoja įvairiausius spindulius, įskaitant rentgeno. Kuo sparčiau juodoji skylė auga, tuo daugiau rentgeno šviesos. Tyrėjai išanalizavo apie 1,3 milijono galaktikų ir 8 000 augančių supermasyvių juodųjų skylių devyniuose dangaus laukuose. eROSITA ir XMM-Newton pateikė didelį plotą apimančius mažesnio jautrumo plačius stebėjimus, o Chandra – gilius, bet mažo ploto, leidžiančius aptikti blausesnius ir tolimesnius objektus. Duomenys leido patikrinti tris galimus lėtėjimo paaiškinimus: ar juodosios skylės ėmė ryti medžiagą lėčiau, ar vėlesniais laikais aktyviai augti ėmė vis mažesnės juodosios skylės, ar tiesiog sumažėjo augančių skylių skaičius. Analizė parodė, kad pagrindinis veiksnys – drastiškai sumažėjęs Edingtono santykis, tai yra medžiagos rijimo sparta, palyginti su teoriniu maksimumu. Nuo kosminio vidurdienio iki dabar tipinis Edingtono santykis nukrito maždaug 20 kartų. Greičiausiai pokytį lėmė tai, kad šaltos dujų atsargos – pagrindinė juodųjų skylių augimo žaliava – Visatai senstant vis mažėja. Taigi didžioji dalis rentgeno spinduliuotės laikui bėgant atsklinda iš vis lėčiau vidutiniškai augančių juodųjų skylių. Tuo tarpu augančių juodųjų skylių skaičius išlieka maždaug pastovus, tipinės jų masės irgi per 10 milijardų metų pakito nedaug. Tyrėjai prognozuoja, kad ši lėtėjimo tendencija tęsis ir ateityje. Tokie rezultatai labai naudingi siekiant geriau suprasti, kaip juodųjų skylių augimas veikia galaktikų raidą; jie taip pat leis patikrinti skaitmeninių Visatos raidos modelių prognozes. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse