Kosminius procesus paprastai galime stebėti tik kaip momentines nuotraukas, nes jie vyksta per lėtai, kad galėtume sekti eigą realiu laiku. Laimei, kartais ir iš momentinių nuotraukų įmanoma nustatyti praeities scenarijus. Pavyzdžiui, kad didžiąją dalį Merkurijaus krateriuose esančio ledo greičiausiai atnešė vienas kometos smūgis. Arba kad Marso šiaurės pusrutulyje prieš kelis milijardus metų tikrai buvo vandenynas, tačiau gyvavo jis tik apie milijoną metų. Arba kad viena iš kelių dešimčių raudonųjų nykštukių jaunystėje praryja po uolinę planetą. Kitose naujienose – teigiamas ir neigiamas aktyvių galaktikų poveikis planetų skaičiui bei gyvybingumui, kūjagalviai rykliai Saulės vėjyje ir galimai aptikta pirmykštė juodoji skylė. Gero skaitymo!
***
Saulės rykliai šildo vėją. Nuo Saulės nuolatos pučia vėjas – energingų dalelių, daugiausiai protonų ir elektronų, srautas. Toldamas nuo Saulės jis plečiasi, o fizikos dėsniai sako, kad plėsdamosi dujos ar plazma turėtų atvėsti. Tačiau taip nėra: Saulės vėjo temperatūra prie Saulės ir ties Žeme labai panaši. Kodėl? Naujame tyrime pristatomas galimas atsakymas: kūjagalvius ryklius primenančios protonų „kulkos“, sklindančios vėjyje ir galimai jį šildančios. Atradimo istorija prasidėjo dar 2020 metais, rutininio Parker Solar Probe zondo duomenų kalibravimo metu. Kompiuterio ekrane netikėtai pasirodė keista forma: vietoj įprasto apvalaus Saulės vėjo protonų telkinio buvo matyti pailga, plokščia struktūra, kurios priekinė dalis išplitusi į šalis, panašiai kaip kūjagalvio ryklio galva. Iš pradžių mokslininkai galvojo, jog tai – vienkartinė anomalija, tačiau laikui bėgant tokių kūjagalvių aptikta vis daugiau. Naujojo tyrimo autoriai sukūrė automatinį algoritmą ir pritaikė jį maždaug 3,7 milijono protonų telkinių matavimams, surinktiems per 20 Parkerio zondo artimų praskriejimų pro Saulę. Algoritmas identifikavo apie 173 000 kūjagalvių. Tolesnė analizė atskleidė, kad tai yra itin karštos, greitai judančios protonų sankaupos, skrodžiančios lėtesnę bendrą plazmos tėkmę. Pažymėjus kūjagalvių pasirodymo vietas, išryškėjo aiški tendencija: jie telkiasi prie heliosferinės srovės lakšto – milžiniško paviršiaus, ties kuriuo Saulės magnetinis laukas apsiverčia. Šis lakštas atrodo kaip banguojantis vandenyno paviršius, tačiau įprastai nėra matomas; kūjagalviai jo kontūrą apšviečia tarsi plūdurai-žymekliai laivuojamuose vandenyse. Saulės minimumo metu heliosferinės srovės lakštas yra beveik plokščias ir išsidėstęs ties Saulės pusiauju; tuo metu ir kūjagalviai rodosi per visą Parkerio orbitą. Aktyvumui išaugus, kai lakštas susigarbanoja, jie aptinkami tik siaurose juostose, kur zondas kerta lakštą. Kūjagalviai nėra tik žymekliai – jie taip pat veikia kaip miniatiūriniai energijos rezervuarai. Kiekvienas iš jų turi daug „laisvos“ dalelių energijos, kuri per sąveikas su elektromagnetiniais laukais gali virsti bangomis ir šiluma. Atradimas rodo, kad heliosferinės srovės lakštas ir jo aplinka gali būti vienas iš tų papildomų šildymo šaltinių, paaiškinančių, kodėl Saulės vėjas neatvėsta. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Merkurijaus ledą atnešė vienas smūgis. Merkurijus yra artimiausia Saulei planeta, o dienos metu paviršius įkaista iki 430 °C. Atrodytų, kad vandens ledui ten egzistuoti nėra jokių šansų. Visgi radaro stebėjimai atskleidė reikšmingus ledo telkinius nuolat šešėlyje esančiose srityse prie abiejų polių. Tokiose „šaltose gaudyklėse“ temperatūra visada išlieka pakankamai žema, kad vandens ledas ten išsilaiko stabilus. Tačiau voen gaudyklės nepakanka; vanduo turi ją kažkaip pasiekti. Kaip tai nutiko, iki šiol nebuvo aišku, nors buvo viena dominuojanti hipotezė: ledą atnešė vienas didokas objektas, atsitrenkęs į Merkurijų prieš kelis šimtus milijonų metų. Dabar mokslininkai pirmą kartą sumodeliavo visą vandens judėjimo procesą po didelio smūgio ir parodė, kad beveik visas poliarinis ledas galėjo būti nusodintas per vieną Merkurijaus dieną – 176 Žemės paras. Tyrėjai modeliavo scenarijų, kuriame lakiaisiais junginiais (tokiais kaip vandens ledas) turtingas kūnas – kometa ar asteroidas – sukuria Hokusai kraterį. Šis yra ryškus ir palyginti jaunas, 97 kilometrų skersmens, šiaurinio pusrutulio vidurinėse platumose. Ištirti du scenarijai. Pirmajame vandens garai veržiasi nuolatos ir sklinda per plonytę Merkurijaus egzosferą; šiuo atveju poliarines gaudykles pasiekia tik apie 3% išsiskiriančių garų, o dauguma jų nusėda artimesniame, šiauriniame ašigalyje. Antrasis scenarijus gerokai skiriasi: visi kometos vandens garai paskleidžiami vienu metu. Tokiu atveju per mažiau nei valandą garai apgaubia visą planetą, sukurdami laikiną storą atmosferą. Ji ekranuoja gilesnius sluoksnius nuo fotolizės – Saulės šviesos sukelto vandens molekulių skaidymo. Dėl to fotolizė sunaikina tik apie pusę vandens, palyginti su 96 procentais plonoje egzosferoje. Rezultatas – maždaug 31 procentas išsiskyrusių vandens garų pasiekia gaudykles, o ledas pasiskirsto tolygiau tarp šiaurinio ir pietinio polių. Bendra nusodinto ledo masė – apie 23 trilijonus kilogramų – dera su dabartiniais ašigalinio ledo kiekio vertinimais. Tiesa, modelis nėra tobulas: susidarantis ledo sluoksnis siekia tik 37 centimetrus, tuo tarpu stebėjimais įvertintas storis apie dešimt kartų didesnis. Skirtumą paaiškintų didesnio ir lėtesnio objekto smūgis. Bendra Europos ir Japonijos misija BepiColombo, šiuo metu artėjanti prie Merkurijaus, galės pateikti tikslesnius duomenis apie ledo storį ir pasiskirstymą. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Planets.
***
Mangano žiedas atskleidžia Marso vandenyno istoriją. Utopijos lyguma yra didžiausia žemumas Marso šiaurėje. Jau seniai manoma, kad joje kadaise galėjo telkšoti didelis vandens telkinys. Tačiau kada ir kiek ilgai šis vandenynas egzistavo, iki šiol nebuvo aišku. Dabar tarptautinė tyrėjų komanda, naudodama gilaus mokymosi algoritmą ir Kinijos Žurong marsaeigio bei ESA ir NASA orbitinių zondų spektrometrų duomenis, rekonstravo vandenyno gyvavimo istoriją iš mangano mineralų pasiskirstymo. Mangano oksidai ir hidroksidai yra geologiniai senovinių vandenynų indikatoriai. Manganas lengvai reaguoja su deguonimi ir formuoja vandenyje netirpius junginous. Vandenyje, turinčiame mažai ištirpusio deguonies, manganas lieka išsisklaidęs. Taigi jei vandens telkinyje yra mangano, šio elemento oksidai formuojasi tik paviršiuje. Laikui bėgant toks procesas sukuria „vonios žiedą“ – mineralinę juostą palei krantą, panašiai kaip ant purvinos vonios krašto vandens lygyje susikaupia nuosėdos. Tyrimo autoriai sukūrė specializuotą neuroninį tinklą SCANet, apmokytą ant 13 742 infraraudonųjų spektrų, ir juo apdorojo beveik 5,8 milijono Marso paviršiaus spektrų. Taip jie rado, kad mangano mineralų koncentracija Utopijos lygumoje didėja su aukščiu. Tam tikrame aukštyje per maždaug 10 metrų ruožą mangano oksidų ir hidroksidų koncentracija išauga nuo 2,7 iki 7,4 svorio procento, o dar aukščiau staigiai sumažėja. Toks vonios žiedas, išsidėstęs viename aukštyje milžiniškame regione, rodo aiškią senovinio vandenyno ribą. Nuosėdų modeliavimas leido nustatyti vandenyno gyvavimo trukmę. Ji pasirodė esanti vos 0,8–1,5 milijono metų, o vandenynas egzistavo Hesperijos epochoje, kažkada prieš 3,0–3,7 milijardo metų. Net ir toks geologiškai trumpas laikas yra gerokai ilgiau, nei vandens telkiniai galėtų išsilaikyti šiandien, ir rodo, kad Utopijos lygumoje plytėjo stabilus, lėtai kintantis vandens telkinys. Jo gyvavimo trukmė viršija ir minimalų laiką, reikalingą prebiotinėms (ikigyvybinėms) cheminėms reakcijoms sukurti pakankamai sudėtingų junginių gyvybės atsiradimui. Be to, laikotarpis sutampa su periodu, kai Žemėje, manoma, atsirado pirmosios gyvybės formos – maždaug prieš 3,4 milijardo metų. Tyrėjai taip pat pastebi, kad mangano mineralai galėtų būti naudingi ir ateities žmonių misijoms – jie gali būti naudojami fotokatalitinio vandens skaidymo reakcijoms, kurių metu gaminamas deguonis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.
***
Ar Žemė – ideali planeta gyvybei? Toli gražu: čia pilna dykumų ir atšiaurių vietų, kur gyviems organizmams išgyventi sudėtinga. Gali būti, kad kada nors rasime egzoplanetą su daug švelnesnėmis ir palankesnėmis sąlygomis. Kaip ji galėtų atrodyti ir kokia gyvybė ten išsivystytų? Pasakoja Kurzgesagt:
***
Raudonosios nykštukės, prarijusios savo planetas. Raudonosios nykštukės yra mažiausios, vėsiausios ir dažniausios Visatos žvaigždės. Joms formuojantis, kurį laiką gelmėse būna sąlygos, tinkamos ličio branduoliams jungtis su kitais, taigi litis jose yra efektyviai naikinamas. Vadinasi, šios žvaigždės neturėtų turėti jokio ličio savo atmosferose. Ir visgi kartais būna kitaip: naujame tyrime pristatomos šešios raudonosios nykštukės trijuose jaunuose žvaigždžių spiečiuose, kuriose ličio yra gerokai daugiau nei prognozuoja teoriniai modeliai. Šios žvaigždės priklauso 50–200 milijonų metų amžiaus spiečiams NGC 2451a, Blanco 1 ir NGC 2516 ir sudaro apie 2–3 procentus panašaus spektrinio tipo žvaigždžių tuose spiečiuose. Jos aptiktos Gaia teleskopo duomenų kataloguose, o kiti parametrai, nei ličio gausa – padėtis, judėjimas, spalvos ir ryškumas, sukimosi periodas – praktiškai nesiskiria nuo seserų. Kartais daugiau ličio turi gerokai jaunesnės žvaigždės, kurios tiesiog dar nespėjo jo sudeginti, bet kitų parametrų dermė leidžia tokį paaiškinimą atmesti. Tikėtina, kad papildomas litis atsirado šioms žvaigždėms prarijus uolines planetas – nuo 3 iki 10 Žemės masių kietos planetinės medžiagos. Tyrimo autoriai piešia tokį scenarijų: raudonoji nykštukė per pirmuosius keliasdešimt milijonų metų sudegina formavimosi metu turėtą litį, tačiau vėliau – maždaug tarp 30 ir 200 milijonų metų amžiaus – dinamiškai nestabili jauna planetų sistema „įmeta“ vieną ar kelias planetas į žvaigždę. Šios planetos turėto pirminio ličio nesunaikino, nes niekada nepasiekė temperatūrų, panašių į žvaigždės gelmes. Prarijus planetą, litis pasklinda žvaigždės atmosferoje ir palieka pėdsakus jos spektre. Tokie planetų prarijimo įvykiai jau seniai buvo prognozuojami teoriniais modeliais kaip tikėtinas planetų sistemos formavimosi padarinys. Gali būti, jog kažkas panašaus nutiko ir mūsų Saulės sistemoje. Naujasis atradimas leidžia teigti, jog planetas praryja bent 2-3% mažų jaunų žvaigždžių. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.
***
Žvaigždės formuojasi tankiuose dujų ir dulkių gumuluose, kurių centre dujos apsaugotos nuo aplinkinių žvaigždžių ultravioletinės spinduliuotės. Bet ne visi gumulai spėja suformuoti žvaigždes; kartais jie greičiau išgaruoja, veikiami tų pačių spindulių. Čia matome kelis gumulus, arba globules, kurie yra maždaug ant šios ribos: kai kurie jų greičiausiai suformuos žvaigždes, o kiti – išgaruos. Didžiausias gumulas yra maždaug šviesmečio skersmens.
***
Žvaigždžių lopšių stipinų prigimtis. Masyvios žvaigždės ir žvaigždžių spiečiai gimsta milžiniškuose molekuliniuose debesyse – šaltose, tankiose dujų ir dulkių struktūrose tarpžvaigždinėje erdvėje. Kai kuriuose iš jų dujos suformuoja tarsi „rato su stipinais“ struktūrą: iš visų krypčių link tankaus centrinio mazgo sueina ilgi siūliniai dujų srautai. Kaip atsiranda šis elegantiškas radialinis išsidėstymas, buvo neaišku. Dabar astronomai, pasitelkę skaitmeninius modelius, pateikė paaiškinimą. Tyrėjai suskaičiavo trimačius magnetohidrodinaminius modelius – juose buvo nagrinėjamas dujų judėjimas veikiant tiek hidrodinaminėms jėgoms, tiek magnetiniams laukams. Taip jie ištyrė, kas nutinka, kai greita smūginė banga atsitrenkia į molekulinį debesį su smėlio laikrodžio formos magnetiniu lauku. Smūginę bangą gali sukelti supernovos sprogimas ar besiplečiantis masyvios žvaigždės spinduliuotės sukurtas burbulas. Tuo tarpu debesį galima įsivaizduoti kaip amerikietišką blynelį – storą viduryje ir ploną pakraščiuose. Vertikalus magnetinis laukas kerta debesį, bet gravitacija centre sulenkia lauko linijas į smėlio laikrodžio formą. Kai smūginė banga pasiekia šias sulenktas magnetinio lauko linijas, ji kerta jas skirtingais kampais ir sukelia vadinamuosius įstrižuosius smūgius. Tokie smūgiai sustiprina magnetinio lauko komponentę, statmeną smūginės bangos judėjimo krypčiai, ir sukuria nematomus kanalus, kuriais suspaustos dujos teka link centro ilgais, siaurais siūlais. Siūlų ilgis gali siekti kelis parsekus, o plotis – vos 0,06–0,08 parseko. Smūginės bangos ir debesies paviršiaus sąveika sustiprina tankio netolygumus ir paskatina sluoksnio fragmentaciją į atskirus siūlus. Siūlai yra svarbūs tolesnei debesies raidai, nes būtent per juos vyksta tankių dujų judėjimas centro link. Jos juda 1–4 km/s greičiu, didėjančiu artėjant prie centro, tuo tarpu retos dujos tarp siūlų beveik nejuda. Toks selektyvus judėjimas lemia, kad centre formuojasi masyvi žvaigždė, tačiau bendra debesies masės dalis, virstanti žvaigždėmis, lieka nedidelė, tik apie 4 procentus. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Galbūt aptikta pirmykštė juodoji skylė. 2019 metų gruodžio 18-osios naktį žvaigždė Didžiajame Magelano Debesyje trumpam paryškėjo – ne staigiai, kaip sprogdama, o tolygiai ir simetriškai: iš pradžių sužibo ryškiau, vėliau grįžo į pradinį lygį. Visas įvykis truko apie valandą. Tai – tipinis gravitacinio mikrolęšiavimo požymis: kažkoks masyvus kūnas praskriejo tarp jos ir mūsų ir išlenkė žvaigždės šviesą mūsų kryptimi. Tokį reiškinį prognozuoja bendroji reliatyvumo teorija, gravitacinio lęšiavimo užfiksavimas Saulės užtemimo metu buvo vienas pirmųjų šios teorijos patvirtinimų. Šiais laikais metodas naudojamas egzoplanetų paieškai, o kartais juo pavyksta aptikti ir juodąsias skyles. Naujame tyrime analizuojamas 2019 metų įvykis ir parodoma, jog tai gali būti pirmykštė juodoji skylė. Mikrolęšiavimo trukmė yra svarbiausia užuomina apie objekto savybes: kuo mažesnė masė, tuo trumpesnis įvykis. Vos 60 minučių trukęs šviesio kitimas reiškia, kad lęšiuojančio objekto, tyrėjų pavadinto Febe, masė tėra apie tris Mėnulio mases, arba maždaug 3% Žemės masės. Tai gerokai mažiau, nei mažiausios žinomos juodosios skylės – jų masės prasideda nuo maždaug penkių Saulės masių, arba 10 milijonų kartų daugiau, nei Febės. Net ir mažiausios žinomos planetos yra gerokai masyvesnės už šį kūną. Įdomus ir atstumas iki jo: nors šį parametrą lęšiavimo analizėje nustatyti dažnai būna labai sudėtinga, tyrėjai įvertino tikimybę, kad Febė priklauso Paukščių Tako žvaigždžių populiacijai, Didžiojo Magelano Debesies žvaigždėms arba tamsiosios medžiagos halui tarp jų. Tamsiosios medžiagos halo tikimybė yra bent šimtą tūkstančių kartų aukštesnė, nei kitos dvi. Kitaip tariant, Febė beveik neabejotinai skrieja kažkur Paukščių Tako pakraščiuose, kur žvaigždžių beveik nėra. Taigi tikimybė, kad ji yra koks nors palydovas ar asteroidas, pabėgęs iš planetinės sistemos, irgi yra labai menka. Todėl labiausiai tikėtina interpretacija lieka tokia, kad Febė yra pirmykštė juodoji skylė – mikroskopinis objektas, susidaręs ne iš kolapsavusios žvaigždės, o iš tankio fliuktuacijų per pirmąsias Visatos sekundės dalis, dar prieš atsirandant net atomams. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Supermasyvios juodosios skylės gali sterilizuoti galaktikas. Egzoplanetų tinkamumą gyvybei paprastai siejame su atstumu nuo žvaigždės – per arti vanduo išgaruoja, per toli – sustingsta į ledą. Tačiau net gyvybinėje zonoje esanti planeta gali būti negyvenama, jei jos žvaigždžių sistema yra per arti galaktikos centro, kuriame aktyviai dujomis minta supermasyvi juodoji skylė. Tokią išvadą daro mokslininkai, sumodeliavę, kaip aktyvių galaktikų branduolių vėjai veikia egzoplanetų atmosferas. Aktyvių galaktikų vėjai būna įvairūs, nuo keliasdešimt procentų šviesos greičio pasiekiančių, bet plintančių tik visai netoli pačios juodosios skylės, iki šimtų kilometrų per sekundę greičiu sklindančių per visą galaktiką ir už jos ribų. Tyrėjai išnagrinėjo dviejų tipų plataus masto vėjus: energingesnį, kuris perneša kelis procentus aktyvaus branduolio išmetamos energijos, ir silpnesnį, kurio energija apie šimtą kartų mažesnė. Nenuostabu, kad pirmasis tipas turi ir stipresnį poveikį. Šis pasireiškia egzoplanetų atmosferų kaitinimu ir molekulių pagreitinimu iki pabėgimo greičio ir didesnio; laikui bėgant tai gali visiškai išgarinti planetos atmosferą. Kuo masyvesnė centrinė juodoji skylė, tuo stipresnis poveikis ir tuo toliau jis siekia. Bene universaliausias ir plačiausiai siekiantis efektas – ozono naikinimas. Itin greiti vėjai, susidurdami su tarpžvaigždine terpe, gali sukurti azoto oksidus, kurie, patekę į planetų atmosferas, naikina ozoną. Tyrėjų modeliai rodo, kad juodosios skylės, masyvesnės nei 100 milijonų Saulės masių, aktyvumo metu gali beveik visiškai sunaikinti ozono sluoksnius kone visame galaktikos centriniame telkinyje, keleto kiloparsekų atstumu nuo centro. Be ozono gyvybė sausumoje būtų praktiškai neįmanoma, nes ultravioletinė žvaigždės spinduliuotė nuolat sterilizuotų paviršių. Tiesa, vandenyno gelmėse gyvybė galėtų egzistuoti. Poveikis, žinoma, priklauso ir nuo tarpžvaigždinės terpės tankio, kuris gali riboti vėjo sklidimą, tačiau ne azoto junginių sukeltą ozono naikinimą. Autoriai pabrėžia, kad ateities tyrimuose reikės derinti vėjo ir spinduliuotės poveikį – kartu jie gali išplėsti negyvenamą zoną gerokai toliau nei vien spinduliuotė. Na o kol kas verta turėti omeny, kad nežemiškos gyvybės reikėtų ieškoti ne per arti galaktikų centrų. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Aktyvūs galaktikų branduoliai – planetų lopšiai? Iškart po naujienos apie supermasyvias juodąsias skyles, kurios sterilizuoja planetas visoje galaktikoje, turime puikią progą pamatyti priešingą jų aspektą. Pasirodo, aktyvių galaktikų branduolių aplinka gali būti ideali vieta milžiniškam kiekiui planetų susiformuoti. Aktyvus galaktikos branduolys yra supermasyvi juodoji skylė ir ją supančios dujų struktūros. Dažnai pagrindinė tokia struktūra yra diskas, kurio centras įkaitęs iki šimtų tūkstančių laipsnių, tačiau pakraščiai – pakankamai vėsūs, kad ten galėtų formuotis dulkės. Tuo jis primena protoplanetinius diskus, kuriuose įprastai formuojasi planetos. Naujojo tyrimo autoriai apskaičiavo, kaip vyktų dulkių augimo ir telkimosi į vis didesnes sankaupas procesai aktyvių galaktikų branduolių diskų pakraščiuose, vadinamuosiuose toruose. Jie nustatė, kad dulkių grūdelių dydžiai, reikalingi srauto nestabilumui – procesui, kurio metu dulkės spontaniškai koncentruojasi ir formuoja akmenukus, – pasiekiami lengvai. Susidariusios dulkių gijos gali pasiekti netgi Saulės masių eilės dydį. Kolapsuodamos jos sukuria dešimtis milijonų planetesimalių – planetų pirmtakų, kurių masė siekia nuo Žemės iki didesnės nei Jupiterio. Tokie planetų branduoliai gali augti kur kas greičiau nei aplink žvaigždes: masės padvigubėjimo laikas gali būti vos tūkstantis metų, nors kartais siekia ir 10 milijonų. Be to, planetos auga dujų kupinoje aplinkoje, o toras yra pakankamai masyvus, kad planetos gravitacija neatveria tarpo jame, priešingai nei protoplanetiniame diske. Taigi kai kurios planetesimalės gali sukaupti tiek dujų, kad peržengia vandenilio degimo ribą ir tampa žvaigždėmis. Tai būtų visiškai naujas žvaigždžių formavimosi būdas. Modelis taip pat prognozuoja egzotiškų objektų populiaciją: kai kurie kūnai, viršijantys vandenilio degimo ribą, gali būti sudaryti beveik vien iš dulkių. Tokių keistų darinių kol kas nesame niekur aptikę. Žinoma, šios idėjos kol kas yra teorinės ir reikalauja stebėjimais paremtų įrodymų, tačiau jei jos pasitvirtins, bus atskleistas gerokai kitoks ir labai netikėtas supermasyvių juodųjų skylių poveikis savo galaktikoms. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Labai ankstyva galaktinė skersė. Kai kuriose galaktikose randamos skersės – pailgos žvaigždžių struktūros, kertančios galaktikos centrą ir besisukančios kaip vientisas kietas kūnas. Jos yra galingi galaktikų evoliucijos varikliai, nukreipdamos dujas centro link, kur šios maitina intensyvią žvaigždėdarą ir centrinę juodąją skylę. Mūsų Paukščių Takas turi skersę, jos dažnai randamos ir kitose aplinkinėse galaktikose. Manoma, kad jų formavimasis yra lėtas procesas, trunkantis bent milijardus metų, taigi ankstyvojoje Visatoje skersių turėtų nebūti. Be to, didelis dujų kiekis galaktikoje, būdingas ankstyvai Visatai, taip pat turėtų slopinti ar stabdyti skersių atsiradimą. Visgi dabar astronomai aptiko žvaigždžių skersę, egzistavusią galaktikoje vos 1,5 milijardo metų po Didžiojo Sprogimo. GN20 yra masyvi, dulkių gaubiama galaktika, kurioje žvaigždės formuojasi ypatingai sparčiai – virš tūkstančio Saulės masių per metus. James Webb teleskopu atlikti infraraudonųjų spindulių stebėjimai leido pažvelgti pro dulkes ir atskleidė vidinę galaktikos struktūrą. Pažymėjus kontūrus pagal vienodą žvaigždžių šviesos intensyvumą – vadinamąsias izofotas – atsiskleidė aiški juostos forma, o nepriklausomas matematinis šviesos pasiskirstymo modeliavimas patvirtino jos egzistavimą. Skersė sutampa ir su dulkių struktūra, kuri aptikta ir išskirta NOEMA radioteleskopu. Remiantis šiandienine galaktikų evoliucijos teorija, skersė neturėtų egzistuoti iškart dėl trijų priežasčių: tokios stiprios juostos paprastai kolapsuoja ir subyra dėl savo masės; ją užauginti iki septynių kiloparsekų ilgio turėtų užtrukti milijardus metų; o didelės dujų atsargos galaktikoje turėtų stabdyti formavimąsi. GN20 centrinėje dalyje dominuoja įprasta, arba barioninė, medžiaga – ji sudaro apie 70 procentų visos masės, o maždaug 75 procentai šios medžiagos yra dujos. Tyrėjai siūlo paaiškinimą, kad būtent itin turbulentiškos dujos diske bei didelis jų kiekis įveikia visas tris kliūtis ir leidžia skersei susidaryti greitai. Skersės galuose, kur ji susiduria su disko dujomis, sužimba intensyvi žvaigždėdara. Centre skersė nukreipia medžiagą į aktyvų branduolį ir maitina dar vieną žvaigždėdaros regioną aplink jį. Kai dujų atsargos bus išeikvotos, galaktika nurims ir paraudonuos. Skersių egzistavimas, nepaaiškinamas dabartiniais modeliais, gali būti priežastis, kodėl masyvios, žvaigždžių nebeformuojančios galaktikos atsirado gana anksti Visatos istorijoje. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Aplinka galaktikoms svarbi nuo seniai. Šiandieninėje Visatoje galaktikos spiečiuose atrodo kitaip nei izoliuotos – jos masyvesnės, lėčiau formuoja žvaigždes ir dažniau yra elipsinės. Tačiau nuo kada aplinka pradėjo daryti tokią įtaką? Galbūt aplinka tapo svarbi tik brandžiuose spiečiuose praėjus bent trims milijardams metų po Didžiojo sprogimo? O gal svarbesnė buvo ir anksčiau, protospiečiuose? Dabar astronomai parodė, kad aplinkos poveikis buvo juntamas jau tada, kai Visatai buvo vos 1,2 milijardo metų. Subaru kosminio teleskopo plačiojo lauko kamera aptiko masyvų protospiečių COSMOS lauke, anksčiau stebėtame su James Webb. Spiečius matomas iš 12,5 milijardų metų senumo praeities. Jis pavadintas Loktaku, pagal ežerą Manipure, Indijoje, dėl jo struktūros, primenančios plaukiojančias salas. Jį sudaro keturios galaktikų koncentracijos, sujungtos į vieną struktūrą, išsidėsčiusią apie 65 × 36 kvadratinių megaparsekų plote; palyginimui atstumas iki Andromedos yra apie 0,8 megaparseko. Tankiausioje srityje galaktikų paviršinis tankis keturis kartus viršija kosminį vidurkį. Tyrėjai panaudojo Webb teleskopo infraraudonuosius vaizdus, kad palygintų protospiečiaus ir lauko galaktikas toje pačioje kosminėje epochoje. Ultravioletinėje šviesoje, kuri rodo aktyvios žvaigždėdaros regionus, dydžių skirtumų nerasta. Tačiau optinėje šviesoje, atspindinčioje bendrą anksčiau susidariusių žvaigždžių pasiskirstymą, protospiečiaus galaktikos buvo vidutiniškai apie 40 procentų didesnės. Tai reiškia, kad žvaigždėdaros procesai vyko panašiai, tačiau tankioje aplinkoje galaktikos anksčiau ir greičiau sukaupė išorines žvaigždžių struktūras – galbūt dėl potvyninių sąveikų su kaimynėmis. Šis nuo bangos ilgio priklausomas aplinkos pėdsakas yra vienas ankstyviausių kada nors stebėtų: jis parodo, kad galaktikų likimą lemia ne tik jų vidinės savybės, bet ir gyvenamoji vieta, ir kad tai prasideda pačiuose pirmuosiuose kosminės istorijos puslapiuose. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse