Žmonės labai mėgsta viską klasifikuoti – knygas lentynose, gyvūnus Žemėje, galaktikas kosmose… Praeitos savaitės naujienose klasifikacijų irgi randame. Pavyzdžiui, pasiūlymą klasifikuoti nežemiškų civilizacijų zondus, kurie galbūt galėtų atskristi į Saulės sistemą. Arba kosminių spindulių dalelių klasifikavimą pagal masę ir krūvio lyginumą. Taip pat – aktyvaus branduolio leidžiamo vėjo sluoksnius. Kitose naujienose – Žemės likimas mirštant Saulei, Titano naudingųjų išteklių vertinimas ir labai tolima galinga galaktinė tėkmė. Gero skaitymo!
***
Saulė galbūt neprarys Žemės. Ilgai manyta, kad tolimoje ateityje Žemės laukia išgaravimas Saulės glėbyje. Maždaug po 5 milijardų metų mūsų žvaigždė, išdeginusi vandenilį branduolyje, išsiplės į raudonąją milžinę, o vėliau – į dar didesnę asimptotinę milžinę, padidės daugiau nei 200 kartų ir apgaubs mūsų planetą. Tačiau dabar mokslininkai, atlikę naujus skaičiavimus, teigia, kad Žemė vis dėlto gali išvengti tokio likimo. Žemės ateitis priklauso nuo trapios pusiausvyros tarp dviejų priešingai veikiančių efektų. Pirmasis – potvyninės jėgos: Saulei plečiantis, jos paviršiui artėjant prie Žemės, tarpusavio gravitacinė sąveika žvaigždėje kels vis stipresnes bangas, kurios, savo ruožtu, trauks Žemę artyn į pražūtingą glėbį. Antrasis efektas – masės netekimas: sendama Saulė dėl žvaigždinio vėjo neteks vis daugiau masės, o tai silpnins jos gravitaciją ir leis planetoms nutolti. Jei reikšmingesnė potvyninė sąveika, Žemė bus praryta; jei masės netekimas – Žemė pabėgs į platesnę orbitą ir išgyvens. Iki šiol mokslininkai linko prie pirmojo scenarijaus, tačiau jų skaičiavimai rėmėsi gana paprastais potvyninės sklaidos modeliais žvaigždėse-milžinėse. Per pastaruosius 15 metų patobulinti modeliai parodė, kad sklaida yra mažesnė, nei manyta anksčiau, taigi ir potvyninis poveikis silpnesnis. Norėdami įvertinti, kiek masės Saulė galėtų netekti, tyrėjai rėmėsi netoliese esančia žvaigžde Laivagalio L2 – savotiška Saulės „senąja pussesere“, kuri jau pasiekė asimptotinės milžinės stadiją. Naujieji skaičiavimai rodo, kad esant tokiam masės netekimo tempui, kaip Laivagalio L2, ir atnaujintai potvyninei fizikai, Žemė greičiausiai pabėgtų į orbitą, didesnę nei net labiausiai išsipūtusios Saulės spindulys. Pabėgtų ir Marsas. Tačiau dvi artimiausios Saulei planetos – Merkurijus ir Venera – tokio likimo neišvengs ir tikrai bus prarytos. Tyrėjai pabrėžia, kad galutinis rezultatas labai stipriai priklauso tiek nuo potvyninės sklaidos modelio, tiek nuo žvaigždžių milžinių masės netekimo tempo. Abu dydžiai vis dar prastai žinomi, nepaisant pastarųjų dešimtmečių progreso, todėl galutinis Žemės likimas lieka neaiškus. Vis dėlto, remiantis dabartiniais geriausiais stebėjimais, panašu, kad Žemė Saulės priešmirtines konvulsijas galėtų ir išgyventi. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.
***
Ar ateivių zondų gali būti šalia? Penki žmonių kurti robotiniai zondai – Pioneer 10 ir 11, Voyager 1 ir 2 bei New Horizons – šiuo metu jau paliko Saulės sistemą arba laikui bėgant paliks. Kada nors jie galbūt pasieks ir kitas žvaigždes. Tuo metu jie, aišku, jau nebeveiks, tačiau vien jų egzistavimas įrodo, kad bent kai kurios kosmines keliones įvaldžiusios civilizacijos kuria tarpžvaigždinius zondus. Kyla natūralus klausimas: ar kokios nors kitos civilizacijos robotiniai zondai gali skrajoti Saulės sistemoje? Apskritai pati idėja nenauja, apie tokius zondus dar praeito amžiaus viduryje rašė matematikas-fizikas Johnas von Neumannas. O naujame darbe pateikiamas vertinimas, ar galime šią hipotezę išvis patikrinti dabartiniu technologiniu lygiu; atsakymas pasirodo gana nuviliantis. Tyrime galimi dirbtiniai objektai suskirstomi į keturias kategorijas pagal tai, kur jie yra ir ar dar veikia: pasyvūs zondai (negyvi objektai, praskriejantys pro Saulės sistemą), aktyvūs zondai (veikiantys erdvėlaiviai), pasyvūs paviršiaus artefaktai (nebeveikianti įranga ant palydovo ar planetos) ir aktyvūs paviršiaus artefaktai (vis dar veikiančios mašinos). Pagrindinė pasyvių zondų problema – ne juos aptikti, o atskirti nuo milijonų natūralių asteroidų ir kometų. Tai puikiai iliustruoja objektas 2020 SO: iš pradžių klasifikuotas kaip asteroidas, jis pasirodė turintis nerūdijančio plieno ir polivinilo fluorido spektrą; paaiškėjo, kad tai yra 1966 metų NASA Surveyor 2 misijos raketos pakopa. Su paviršiaus artefaktais bėda kitokia: didžioji Saulės sistemos dalis nufotografuota tokia menka skyra, kad pastebėtume tik milžiniškus, viską, ką žmonija pagaminusi, nustelbiančius objektus. Net Mėnulyje, kur turime pusės metro skyros nuotraukų, taip detaliai nufotografuota tik maža paviršiaus dalis. Be to, bet koks paviršiuje, pavyzdžiui Marse, nutūpęs zondas per kelis milijonus metų – akimirką, lyginant su Saulės sistemos amžiumi – būtų suardytas mikrometeoritų, spinduliuotės ir dulkių audrų. Aktyvūs zondai teoriškai aptinkami lengviau, nes pagal termodinamikos dėsnius jie turėtų skleisti šilumą. WISE apžvalga jau aptiko keletą objektų su anomaliomis šiluminėmis savybėmis, tačiau patikimai jų įvertinti ir vienareikšmiškai atskirti nuo natūralių kūnų bent kol kas neįmanoma. Naujos kartos apžvalgos, tokios kaip Veros C. Rubin observatorija, SPHEREx ir Near-Earth Object Surveyor, pateiks milijonus detalių objektų nuotraukų ir spektrų. Galbūt tarp jų rasime ir vertų artimesnio žvilgsnio. Vis dėlto, kol nenusiųsime zondo prie tokio objekto, greičiausiai negalėsime tvirtai pasakyti, ar jis natūralus, ar dirbtinis. Taigi paieškų laukas vis dar milžiniškas. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Keturios kosminių spindulių rūšys. Kosminiai spinduliai yra iš kosmoso krintančių dalelių srautai, gimstantys žvaigždžių sprogimuose ir milijonus metų keliaujantys per Visatą. Nepaisant ilgos kelionės šios dalelės mus pasiekia judėdamos vis dar beveik šviesos greičiu. Kodėl taip yra – neaišku, nes per tokį ilgą laiką, vis sąveikaudamos su tarpžvaigždine medžiaga, jos turėjo sulėtėti. Žemės atmosfera efektyviai sulaiko kosminius spindulius, tad juos tirti patogu tik iš kosmoso. Vienas pagrindinių ilgalaikių tyrimų projektų yra Alfa magnetinis spektrometras (AMS-02), jau daugiau nei 13 metų veikiantis Tarptautinėje kosminėje stotyje. Naujame darbe pristatyti jo rezultatai, kurie pateikia naujų įžvalgų ir verčia peržiūrėti esamus modelius. Per 13,5 metų prietaisas užfiksavo 230 trilijonų kosminių spindulių įvykių. Daugumą jų sukėlė dažniausi cheminiai elementai – vandenilis ir helis, tačiau kai kurių sunkiųjų elementų sąveikos tokios retos, kad tarp užfiksuota vos keli šimtai įvykių. Naujojo tyrimo autoriai išmatavo penkis itin sunkiai aptinkamus elementus: fosforą, chlorą, argoną, kalį ir kalcį. Tyrėjai nustatė, kad kiekvieno iš jų srautas gerai aprašomas dviejų komponenčių suma: pirminių kosminių spindulių, ateinančių beveik nepaliestų tiesiai iš šaltinių, ir antrinių, susidarančių sunkesniems branduoliams susidūrus su tarpžvaigždinėmis dujomis. Įdomu, kad elementų, turinčių lyginį protonų skaičių (argono ir kalcio), gausa yra didesnė nei turinčių nelyginį (fosforo, chloro ir kalio). Skirtumas sufleruoja, kad lyginiai ir nelyginiai branduoliai žvaigždėse gimsta skirtingai, o nelyginiai yra mažiau stabilūs. Taip pat mokslininkai ištyrė, kaip kiekvieno elemento srautas priklauso nuo standumo – dydžio, kuris lygus dalelės energijos ir elektrinio krūvio santykiui ir duoda žinių apie jas įgreitinusius procesus. Paaiškėjo, kad pagal šią priklausomybę tarpusavyje skiriasi ne tik lyginiai ir nelyginiai elementai, bet kiekvieną grupę galima padalinti dar į dvi, kurios daugmaž atitinka lengvesnius ir sunkesnius elementus. Įdomu, kad toks susiskirstymas prieštarauja dabartiniams kosminių spindulių modeliams, kurie prognozuoja daug vienodesnę priklausomybę nuo standumo. Kadangi AMS duomenys itin tikslūs, neatitikimas rodo, kad vyksta kažkas, ko mokslininkų modeliai dar nepaaiškina. Šio proceso ar procesų atskleidimas suteiks ir naujų žinių apskritai apie aukštos energijos reiškinius Visatoje. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.
***
Plutonio lietus iš senovinės kilonovos. Kur Visatoje pagaminami sunkieji cheminiai elementai? Maždaug pusė jų, įskaitant tokius kaip toris, uranas, plutonis ir kiuris, formuojasi sparčiojo neutronų pagavimo, arba r-proceso, metu. Šis reiškinys vyksta retuose kataklizminiuose įvykiuose, pavyzdžiui gama spindulių žybsniuose, kai lengvesnių elementų branduolius pasiekia milžiniškas laisvų neutronų srautas. R-procesas gali vykti ir supernovų sprogimų metu, bet nežinia, kaip dažnai ir efektyviai. Supernovose tikrai gaminama geležis-60 – geležies izotopas su 60 dalelių branduolyje. Taigi jei sunkesni branduoliai, pavyzdžiui plutonis-244, irgi susidaro supernovose, galėtume tikėtis, kad šių branduolių srautai, pasiekiantys Žemę, turėtų koreliuoti tarpusavyje: jei padaugėja vieno, padaugėja ir kito. Dabar astronomų ir geomokslininkų komanda ištyrė šių izotopų bei kiurio-247 gausos svyravimus Žemės plutos mėginiuose iš Ramiojo vandenyno dugno ir nustatė, kad supernovos visgi nėra svarbus sunkiausiųjų elementų šaltinis. 1,9 kilogramo plutos gabalas, gausus geležies ir mangano lydinio, buvo iškeltas dar 1976 metais iš 4 830 metrų gylio. Naudodami kompiuterinę tomografiją ir precizišką pjaustymą, tyrėjai padalijo plutą į devynis 90 gramų sluoksnius, kurių kiekvienas atitinka maždaug milijoną metų augimo. Geležies-60 analizė atskleidė anksčiau žinomus supernovų signalus prieš 2 ir 7 milijonus metų. Mokslininkai tikėjosi, kad plutonis-244 pasiskirstys panašiai, su pikais tais pačiais laikotarpiais. Tačiau taip nebuvo: pavieniai Pu-244 atomai pasiskirstę gana tolygiai per visus sluoksnius. Tai rodo, kad plutonis Žemę pasiekia kaip nuolatinis, nuo supernovų nepriklausomas srautas. Rezultatas gautas aptikus vos kelis šimtus Pu-244 atomų; anksčiau pakankamai jautrios technologijos, kuriomis būtų galima atlikti tokį tyrimą, tiesiog neegzistavo. Siekdami geriau suprasti plutonio kilmę, tyrėjai iš tų pačių mėginių išskyrė kiurį-247, kurio pusėjimo trukmė yra 16 milijonų metų, apie penkis kartus trumpesnė nei Pu-244. Teorija prognozuoja, kad r-proceso metu Cm-247 ir Pu-244 susidaro kartu ir maždaug vienodais kiekiais. Tačiau jokio tarpžvaigždinės kilmės kiurio aptikti nepavyko, nors instrumentas kiurį aptinka dar jautriau nei plutonį. Vienintelis trūkumo paaiškinimas yra toks, kad įvykis, pagaminęs plutonį, nutiko taip seniai, kad kiuris jau praktiškai visas suiro. Kruopšti analizė parodė, kad paskutinis aktinidus – plutonį, kiurį ir gretimus elementus – gaminęs r-proceso įvykis netoli Žemės įvyko daugiau nei prieš 90–100 milijonų metų. Greičiausiai tai buvo dviejų neutroninių žvaigždžių susiliejimo sukelta kilonova ir gama spindulių žybsnis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Smūgis lėmė lėtą Veneros sukimąsi. Venera sukasi neįtikėtinai lėtai ir priešinga kryptimi, nei kitos planetos. Viena jos para trunka 243 Žemės paras, o Saulė, žiūrint nuo paviršiaus, teka vakaruose. Kodėl tai yra, iki šiol buvo neaišku. Naujame tyrime mokslininkai teigia, kad keistą sukimąsi greičiausiai sukėlė Mėnulio dydžio kūno smūgis per pirmuosius 50 milijonų Veneros gyvavimo metų. Tyrėjai pasitelkė skaitmeninius hidrodinaminius modelius ir ištyrė, kaip smūgio metu planeta deformuojasi ir kaip keičiasi jos sukimasis bei vidinė struktūra. Paaiškėjo, kad kūnas, kurio masė siekia apie dešimtadalį Veneros masės, atsitrenkęs daugmaž priešpriešine kryptimi, galėjo drastiškai sulėtinti sparčiai besisukusią jaunąją planetą. Priklausomai nuo smūgio parametrų, galimi keli scenarijai: tiek tiesioginiai smūgiai į nesisukančią Venerą, tiek pražulnūs atsitrenkimai į besisukančią planetą, po kurių smūgiavęs kūnas nulekia tolyn, gali atkurti dabartinį lėtą sukimąsi. Smūgiai, kaip ir tikėtasi, sukuria paviršiaus magmos okeanus. Jų gylis skirtingais scenarijais siekia nuo kelių šimtų kilometrų iki visiškai išlydytos mantijos energingiausiais atvejais. Jei paviršius gali efektyviai išspinduliuoti šilumą į kosmosą, magmos okeanas atvėsta gana greitai ir atsikuria kieta pluta. Net ir energingiausių smūgių atveju, kai išlydoma visa mantija, o viršutinis branduolys įkaista iki 10 000 laipsnių, pluta sukietėja per kelis ar keliolika milijonų metų. Po kelių šimtų milijonų metų Veneros, patyrusios milžinišką smūgį, šiluminė evoliucija tampa beveik neatskiriama nuo planetos, kuri tokio smūgio nepatyrė. Tad po 4,5 milijardo metų šilumos judėjimas planetoje abiem atvejais praktiškai vienodas. Tyrimo rezultatai pristatyti Europos geomokslų sąjungos konferencijoje.
***
Titane slypi naftos lobiai. Didžiausias Saturno palydovas Titanas yra unikalus Saulės sistemoje: tai vienintelis palydovas su tankia, azoto turtinga atmosfera, o jo metano ciklas primena Žemės vandens apytaką – kietas ir skystas metanas garuoja, sudaro debesis ir vėl krinta krituliais. Dabar mokslininkai sudarė Titano išteklių inventorių ir įvertino, kaip jais galėtų pasinaudoti ateities žmonių kartos. Vietinių išteklių naudojimas (ISRU) yra esminis ilgų misijų į Mėnulį, Marsą ir tolimesnius taikinius elementas. Titanas dėl milžiniško nuotolio iki šiol sulaukė mažai dėmesio, nepaisant jo galimybių. O jos, tyrėjų teigimu, įspūdingos: Titanas tiesiog trykšta angliavandeniliais – junginiais, kurie Žemėje apima naftą, gamtines dujas ir jų produktus. Titano atmosferoje yra apie 5 procentus metano, paviršiuje – sunkesnių angliavandenilių: etano, propano, butano, net žibalo ir benzino atitikmenų. Iš jų galima gaminti ne tik kurą, bet ir plastiką, sintetinį kaučiuką, tirpiklius, vaistus ir net maistą. Be to, apie 50 procentų Titano masės sudaro vanduo – paviršiaus ledas ir popaviršinis vandenynas, kurį skystą greičiausiai išlaiko ištirpęs amoniakas ir įvairios druskos. Iš šio vandens galima gauti ne tik geriamąjį vandenį, bet ir deguonį bei vandenilį, kurie kartu duoda gerą raketų kurą. Tyrėjai piešia ateities scenarijų, kuriame Titanas tampa degaline ir gamybos baze: čia atvykę erdvėlaiviai galėtų pasipildyti ne tik kuru, bet ir žaliavomis maistui, trimačiams spausdintuvams, atsarginėms dalims. Titanas galėtų tapti atramos tašku tiriant kitus Saturno palydovus Enceladą ir Mimą, turinčius popaviršinius vandenynus, ar keliaujant dar toliau – prie Urano ir Neptūno. Tiesa, kaip ir visi lediniai palydovai, Titanas paviršiuje greičiausiai turi mažai metalų, kuriuos tektų atsigabenti iš kitur. Palyginę Titaną su Mėnuliu, Marsu ir asteroidais, tyrėjai daro išvadą, kad nepaisant didžiulio atstumo, kuriam įveikti prireiktų branduolinio variklio, jo potencialas neprilygstamas. Be to, visai šalia – Saturno atmosferoje – gausu retojo izotopo helio-3, laikomo idealiu kuru termobranduolinei sintezei. Žmonių misijos į Titaną kol kas tėra labai tolima perspektyva, tačiau palydovo galimybės akivaizdžios. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Galaktikos centre gausu visko – žvaigždžių, dujų, dulkių, net ir supermasyvi juodoji skylė yra. Ją supa maždaug 100 parsekų spindulio šaltų dujų žiedas, vadinamas Centrine molekuline zona. Priešinguose zonos galuose (stebint iš Žemės) yra dvi didžiulės dujų sankaupos – žvaigždėdaros regionai Šaulio B ir C. Šalia besiformuojančių žvaigždžių paprastai vyksta ir supernovų sprogimai, nes masyvios žvaigždės gyvena trumpai ir iki sprogdamos nespėja toli pabėgti. Čia matome naują supernovos liekaną, aptiktą debesyje Šaulio C. Liekana pavaizduota mėlynai – tai rentgeno spindulių informacija. Raudonai – radijo spinduliuotė, kuri rodo dujų sankaupas ir magnetinių laukų sukeltas draiskanas. Taškeliai – žvaigždės, esančios daug arčiau mūsų, nes regimųjų spindulių ruože Galaktikos centro pamatyti neįmanoma dėl didelio dulkių kiekio.
***
Radijo atsirūgimai po žvaigždžių suardymo. Kai žvaigždė priartėja per arti prie supermasyvios juodosios skylės, ši ją sudrasko potvyninėmis jėgomis. Toks potvyninio suardymo įvykis paskleidžia ryškų regimosios, ultravioletinės ir rentgeno spinduliuotės blyksnį ramios galaktikos centre. Ilgai manyta, kad kai blyksnis užgęsta, galaktika turėtų vėl nurimti ilgam. Tačiau dabar astronomai atskleidė, kad radijo bangų ruože istorija tik prasideda. Praėjus mėnesiams ar net metams po pradinio blyksnio, netikėtai daug šių žvaigždžių suardymo įvykių patiria uždelstą radijo pliūpsnį. Atrodo, tarsi juodoji skylė, prarijusi didžiąją žvaigždės dalį, galiausiai „atsirūgsta“ galingu medžiagos srautu. Tyrėjai stebėjo 31 potvyninio suardymo įvykį ir, sujungę viso elektromagnetinio spektro duomenis, įvertino, kaip greitai kiekviena juodoji skylė maitinosi uždelstojo pliūpsnio metu. Paaiškėjo, kad radijo spinduliuotė atsiranda ne vienos „tinkamos“ maitinimosi būsenos metu, o bent dviem atvejais. Vienose galaktikose radijo spinduliuotė prasideda praėjus šimtams dienų, kai juodoji skylė vis dar sparčiai ryja medžiagą; kitose – tik kai sistema nurimsta ir akrecija gerokai sulėtėja. Abiem atvejais dalis krentančios medžiagos yra išstumiama lauk kaip čiurkšlė ar vėjas, o ne suryjama. Ši medžiaga, susidurdama su aplinkinėmis dujomis, sukuria smūgines bangas, kuriose stipriai įgreitintos pavienės dalelės ir sukelia radijo spinduliuotę. Tyrėjai taip pat nustatė, kad potvyninio suardymo įvykiai, kurie pasižymi uždelsta radijo spinduliuote, pradžioje rečiau turi helio linijų, o jų spinduliuotės regionas atrodo didesnis, nei kitų. Tai gali būti geri kriterijai siekiant atsirinkti šaltinius, kurie vėliau gali sužibti radijo diapazone. Abu skirtumai dera ir su idėja, kad šių įvykių metu suardyta žvaigždės medžiaga iš pradžių nusistovi toliau nuo juodosios skylės, tad sukritinėja per ilgesnį laiko tarpą ir sudaro sąlygas čiurkšlėms formuotis. Ryškiausi radijo ruože žybsniai aptikti ir plataus masto apžvalginiuose stebėjimuose, taigi tokius katalogus irgi galima panaudoti šių įvykių paieškoms ir aptikimui. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Daugiasluoksnis aktyvaus branduolio vėjas. Prieš porą dešimtmečių, kai skaitmeniniai modeliai pažengė tiek, kad tapo įmanoma sekti galaktikų evoliuciją per milijardus metų, pastebėti keli ryškūs neatitikimai tarp teorinių modelių ir realybės. Vienas jų – masyviausios tikros galaktikos turi gerokai mažiau žvaigždžių, nei sumodeliuotos. Netrukus atrastas ir tikėtinas veiksnys, slopinantis žvaigždėdarą: aktyvūs galaktikų branduoliai. Aplink supermasyvias juodąsias skyles susikaupusi medžiaga sudaro akrecinį diską, kuris veikia ne tik švyti, bet ir pučia galingus vėjus, kurie gali iš galaktikos išstumti dujas, reikalingas naujoms žvaigždėms. Dabar astronomai pateikia detaliausią tokių vėjų vaizdą ir parodo, kad jie yra įvairialypiai ir sparčiai kinta. Stebėjimams panaudota kosminė rentgeno observatorija XRISM, pradėjusi darbą 2024 metų rudenį. Ji pasižymi maždaug 10 kartų geresne energijos skyra nei pirmtakai. Tyrėjai nukreipė ją į NGC 4151 – ryškią aktyvią galaktiką maždaug 15 megaparsekų atstumu. Aktyvių branduolių vėjai paprastai aptinkami pagal ypatingai stipriai jonizuotos geležies atomų sugertį, vadinamą K spektro liniją arba juostą. NGC 4151 šią juostą pavyko sudalinti net į šešis komponentus. Juos sudaro vidutinio, 100-1000 km/s greičio “šiltieji sugertukai”, tūkstančių km/s greičio vėjai ir dešimčių tūkstančių km/s greičio ultragreiti vėjai. Kiekvieno komponento savybės kinta dienų-savaičių laikotarpiu; tai patvirtina, kad vėjas yra nelygus ir netolygus ir greičiausiai neturi ašinės simetrijos. Dviejų ultragreitų komponenčių kinetinė galia pakankama, kad išpūstų dujas iš galaktikos ir sustabdytų žvaigždėdarą. Vėjų savybės dera su vadinamuoju magnetiniu išcentriniu varymu; panašus procesas paleidžia ir Saulės žybsnius. Taip pat pastebėta, kad vėjų savybės dera su bendru rentgeno spinduliuotės spektru: stipriausi jie tada, kai rentgeno spinduliuotė “kieta” (turi santykinai daug aukštos energijos fotonų), bet blausi, ir pasirodo ne trumpalaikių rentgeno žybsnių metu, o maždaug po trijų valandų. Tai pirmas kartas, kai rentgeno spinduliuotės pokyčiai tiesiogiai susieti su vėjais. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Juodųjų skylių mitybos srautai. Kiekvienos didelės galaktikos centre yra supermasyvi juodoji skylė. Kai į ją ima kristi dujos, šių spinduliuotė gali nustelbti visų žvaigždžių šviesą; taip susidaręs aktyvus galaktikos branduolys paveikia visos galaktikos evoliuciją. Bet kaip medžiaga nukrenta iš milžiniškų galaktikos mastelių į santykinai mažytę juodosios skylės aplinką, iki šiol neaišku. Problema ta, kad tik kelios galaktikos yra pakankamai arti, kad būtų galima pakankamai detaliai išskirti jų centrus. Viena iš jų – NGC 4696, ryškiausia galaktika Kentauro spiečiuje, esančiame maždaug 50 megaparsekų atstumu. Ją supa milžiniškas dujų gijų tinklas, o Hablo teleskopu anksčiau aptiktas S formos jonizuotų dujų sūkurys netoli juodosios skylės. Dabar astronomai, naudodami James Webb teleskopą, rado sąsają tarp šių skirtingo mastelio struktūrų. Tyrėjai atliko centrinių 600 parsekų regiono stebėjimus vos 10 parsekų erdvine skyra ir išmatavo dujų spektrą, kuris parodė ne tik jų sudėtį bei temperatūrą, bet ir judėjimo greitį. NGC 4696 gaubiančios gijos susideda iš daugiafazių dujų, nuo šaltų molekulinių iki 100 milijonų laipsnių karštos rentgeno plazmos. Gijos driekiasi ir dešimtis kiloparsekų. Naujieji stebėjimai parodė, kad jonizuotų dujų sūkurys iš tikrųjų yra besisukantis, daugiafazis aplinkbranduolinis diskas, kuris su didesnio mastelio gijų tinklu siejasi tiek savo forma, tiek judėjimu. Kitaip tariant, dalis didesnių srautų juda tiesiai į diską ir maitina jį. Ši sąsaja yra ilgai ieškota jungtis tarp kiloparsekų mastelio vėstančių dujų srautų ir juodosios skylės mitybos mažesniu nei 100 parsekų masteliu. Stebimą struktūrą atkartoja ir magnetohidrodinaminiai modeliai, kuriuose gijų dujos kondensuojasi iš karštos atmosferos, praranda judesio kiekio momentą ir maitina besisukantį diską, kuris savo ruožtu nukreipia medžiagą į juodąją skylę. Tyrimas taip pat prisideda prie vadinamosios vėstančio srauto problemos sprendimo. Galaktikų spiečiuose esančios karštos dujos turėtų aušti ir sparčiai kristi centro link, tačiau realybėje srautai gerokai silpnesni. Tą gali paaiškinti daugmaž tolygus ir į visas puses vienodas šildymas. Tačiau šias dujas pagrinde šildo aktyvių branduolių čiurkšlės, kurios yra siauros, taigi turėtų įkaitinti dujas tik išilgai sklidimo ašies. Naujieji rezultatai rodo, kad gijų tinklas laikui bėgant gali keisti centrinio disko orientaciją erdvėje, o tai savo ruožtu pakreipia juodosios skylės šaudomas čiurkšles įvairiomis kryptimis. Taigi per ilgus laiko tarpus čiurkšlės pakaitina dujas visose spiečiaus pusėse. Panaši struktūra aptikta ir galaktikoje NGC 1275 Persėjo spiečiuje, o tai rodo bendrą mechanizmą, būdingą įvairioms galaktikoms. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Vienos galaktikos sukasi, kitos – beveik ne. Pastarųjų jaunoje Visatoje turėjo būti labai nedaug. Tad kai James Webb teleskopas vieną tokią atrado, astronomams kilo klausimų. Pasakoja Dr. Becky:
***
Žvaigždėdarą slopinanti tėkmė ankstyvojoje Visatoje. Pagal standartinį galaktikų evoliucijos modelį, šie telkiniai auga prisijungdami dujų srautus bei mažesnes galaktikas, o abu procesai skatina vis spartesnę žvaigždėdarą. Tam tikru metu supernovų sprogimai ir aktyvių branduolių skleidžiama spinduliuotė ima lėtinti, o galiausiai or visai sustabdo naujų žvaigždžių formavimąsi. Tada galaktika paraudonuoja ir yra vadinama numalšinta. Kai prieš ketverius metus James Webb teleskopas pažvelgė į ankstyvąją Visatą, pastebėta, jog ten numalšintų galaktikų gerokai daugiau, nei tikėtasi. Neatitikimui buvo siūloma įvairių paaiškinimų, nuo palyginus paprastų, susijusių su žvaigždėdaros efektyvumu senais laikais, iki egzotiškų – pavyzdžiui, kad tamsioji energija anuomet buvusi stipresnė. Dabar astronomai pateikia kur kas paprastesnį atsakymą: galaktikas malšinantį vėją, varomą tos pačios intensyvios žvaigždėdaros, kuri jas ir augina. Naudodami Webb ir ALMA teleskopus, tyrėjai stebėjo galaktiką CRISTAL-02, matomą maždaug 1,1 milijardo metų po Didžiojo Sprogimo. Ši galaktika kasmet suformuoja apie 260 Saulės masių naujų žvaigždžių – trigubai sparčiau nei kitos panašaus dydžio. Itin jautrūs stebėjimai atskleidė milžinišką šaltų dujų burbulą, besitęsiantį toli nuo galaktikos: jo dydis prilygsta galaktikos skersmeniui. Tai aiškus ženklas, kad dujos yra išstumiamos lauk, nes nusistovėjusios dujos telktųsi kitokia, daug mažesnių gabaritų, struktūra. Dujų tėkmė šalina medžiagą dvigubai sparčiau, nei galaktika formuoja žvaigždes, taigi reikšmingai mažina žvaigždžių formavimuisi tinkamo kuro kiekį. Jei toks pūtimas tęsis, visos šaltos dujos galėtų būti išmestos iš galaktikos per maždaug 100 milijonų metų. Ši laiko skalė gerai atitinka galaktikų malšinimo laiko skales, apskaičiuotas remiantis daugybės galaktikų statistine analize. Detalios nuotraukos nurodė ir vėjo formavimosi scenarijų, kuris gerai žinomas ir artimesnėje Visatoje. CRISTAL-02 iš tikrųjų yra kelios galaktikos paskutinėje susiliejimo stadijoje. Susiliejimai stipriai supurto dujas ir pakeičia gravitacinį lauką, todėl daug dujų srūva galaktikų centrų link ir sukelia galingą žvaigždėdaros žybsnį. Per kelis milijonus metų didžiausios žvaigždės sprogsta supernovomis, paleisdamos vėjus, kurie išpučia lauk dujas, reikalingas naujoms žvaigždėms. Tyrimo autoriai pabrėžia, kad beveik pusė masyvių galaktikų ankstyvojoje Visatoje sąveikauja su kaimynėmis, todėl tokie vėjai turėtų būti ne išimtis, o plačiai paplitęs reiškinys. Tai paaiškintų, kodėl matome tiek daug mirusių galaktikų ankstyvojoje Visatoje – jos gyvena greitai ir miršta jaunos. Įdomu, kad šios tolimos tėkmės masė ir energija atitinka artimų žvaigždėdaros galaktikų supervėjus, o tai rodo, kad žvaigždinio grįžtamojo ryšio efektyvumas išliko gana pastovus per pastaruosius 12 milijardų metų. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse