Kartais net ir mažytė dalelė – dulkė, granulė ar molekulė – gali atskleisti milžiniškus žinių klodus. Štai mikrometeoritų sferulės parodė, kad netoli Žemės ne per seniausiai subyrėjo kažkoks didelis asteroidas, kurio kol kas nesame aptikę. Specifinės azoto hidrido molekulės, judančios skirtingais greičiais priklausomai nuo to, ar yra jonizuotos, ar ne, pirmą sykį parodė, kaip magnetinis laukas veikia žvaigždžių formavimosi procesą. Supernovos liekanoje išgyvenusios organinės molekulės padės suprasti ir Saulės sistemos formavimąsi, ir tinkamumo gyvybei perspektyvas. Kitose naujienose – įdomus dėsningumas, valdantis juodųjų skylių susiliejimus, tolimiausi kvazarai ir klimatas prie žvaigždės prirakintose planetose. Gero skaitymo!
***
Neatpažinto artimo asteroido dulkės. Žemė nuolat renka kosmines dulkes – tai daugiausiai mikrometeoritai, kurie išgyvena kelionę per atmosferą ir pasiekia paviršių. Jie suteikia mokslininkams pigų būdą tirti kosminius kaimynus. Net 70-90% jų patekdami išsilydo ir tampa rutuliukais, tačiau tuo pačiu praranda pirminę mineralinę struktūrą, todėl jų motininius kūnus sunku nustatyti. Maždaug dešimtadalis šių vadinamųjų kosminių sferulių turi neįprastai daug sunkiųjų deguonies izotopų – atmainų, kuriose neutronų yra daugiau nei dažniausiai pasitaikantys aštuoni. Naujame tyrime mokslininkai pristato detaliausią tokių sferulių analizę ir parodo, kad jos greičiausiai kilusios iš dar neatrasto artimo Žemei asteroido ar jo liekanų. Tyrėjai išnagrinėjo 10 sferulių iš Antarktidos ir kitą, naujesnį, rinkinį, surinktą nuo namų stogų miestuose. Elektronų mikroskopais jie nustatė granulių struktūrą, cheminiais zondais – mineralinę sudėtį, o izotopų matavimais – atomų santykius. Pasirodė, kad dauguma sferulių susijusios su aukščiau minėtomis keistą deguonies izotopų santykį turinčiomis. Tyrėjai apibrėžė naują jų klasę, kurios bruožai rodo itin redukuojančias sąlygas skrydžio per atmosferą metu: sferulėse beveik nėra magnetito, dažni geležies-nikelio-sieros lašeliai, mažas nikelio kiekis olivino granulėse ir neįprastai daug sieros turinčios stiklo granulės. Dar įdomiau, kad kai kurios sferulės vienu metu turėjo daug sunkaus deguonies, ir mažai jo turinčius komponentus. Tai reiškia, kad pirminė į atmosferą įlėkusi dulkė buvo bent dviejų komponentų mišinys. Tyrėjai atliko skaitmeninį kristalų nusėdimo modeliavimą ir nustatė, kad olivinas stebimas struktūras formuoja esant dideliam susidūrimo greičiui – maždaug 14–17 km/s. Tokiu greičiu į Žemę pataikantys objektai privalo turėti ganėtinai elipsiškas orbitas, labiau būdingas prie Žemės esantiems objektams nei pagrindinio žiedo asteroidams. Tyrėjų teigimu, šių sferulių motininis kūnas greičiausiai yra anksčiau neištirtas, primityvus, sulfidais turtingas daugiausiai iš anglies sudarytas asteroidas, kadaise atmigravęs į Žemę kertančią orbitą. Įdomu, kad nors mikrometeoritų iš šio asteroido mėginiai egzistuoja, bet kol kas nerastas nė vienas panašus apčiuopiamo dydžio meteoritas. Motininio kūno identifikavimas ateities asteroidų misijomis būtų reikšmingas atradimas ir praplėstų mūsų žinias apie Žemę pasiekiančių kosminių dulkių šaltinius. Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.
***
Magnetizmas suspaudžia Saulės tachokliną. Saulę sudaro keli pagrindiniai sluoksniai – branduolys, kuriame vyksta termobranduolinės reakcijos, spindulinė zona, kur energiją perneša fotonai, ir išorinė konvekcinė zona, kurioje karšta medžiaga nuolat kyla aukštyn, o vėsesnė – leidžiasi. Konvekcinėje zonoje veikia vadinamasis dinamo efektas, kuris generuoja magnetinį lauką ir taip varo Saulės aktyvumą – žybsnius ir vainikinės masės išmetimus, lemiančius kosminį orą. Vienas svarbiausių šio proceso komponentų yra tachoklina – itin plonas sluoksnis tarp spindulinės ir konvekcinės zonų, maždaug trečdalio Saulės spindulio gylyje po paviršiumi. Manoma, kad ji reikšmingai stiprina Saulės magnetinį lauką, kaupia ir organizuoja magnetinę energiją, kuri galiausiai pasireiškia paviršiuje kaip Saulės dėmės. Tačiau ilgą laiką mįslinga liko viena šio sluoksnio savybė – itin mažas storis. Ankstesni modeliai prognozavo, kad besileidžiantys vėsios plazmos gumulai turėtų panirti į spindulinį sluoksnį ir laikui bėgant praplėsti tachokliną, tad šiuo metu jos storis turėtų būti bent 40% Saulės spindulio. Naujame tyrime mokslininkai pateikia paaiškinimą: tas pats dinamo efektas suspaudžia ir išlaiko tachokliną ploną. Tyrėjai pasitelkė galingą NASA superkompiuterį ir suskaičiavo ypatingai detalius skaitmeninius modelius, kuriuose įtraukta gravitacija, dujų bei spinduliuotės judėjimas ir magnetinio lauko raida. Modelių rezultatai parodė, kad didelio mastelio – daug didesnio už tachoklinos storį – magnetinio lauko sukelti įtempimai gali prasiskverbti iš konvekcinės zonos gilyn pro tachokliną. Tada magnetinis laukas suspaudžia tachokliną iš abiejų pusių ir neleidžia jai išplisti. Taip išryškėja nauja sinergija: tachoklina yra būtina Saulės magnetiniam laukui varyti, o magnetinis laukas, savo ruožtu, būtinas tachoklinos plonumui išlaikyti. Skirtingose modelio realizacijose tyrėjai varijavo įvairius sistemos parametrus ir taip nustatė, kad bendrai magnetinio lauko raidai labai svarbus medžiagos pasiskirstymas spindulinėje zonoje. Kuo medžiaga labiau stratifikuota – išsisluoksniavusi – tuo ilgesni dinamo ciklai, tuo giliau prasiskverbia magnetinis laukas ir tuo labiau suspaudžiama tachoklina. Modeliai suteikia naujų žinių ir apie žvaigždžių sukimosi lėtėjimą. Žvaigždės išorinius sluoksnius tiesiogiai stabdo paviršiaus magnetinis laukas, kuris sąveikauja su tarpžvaigždine medžiaga, tačiau kaip šis lėtėjimas perduodamas gilyn į vidų, buvo neaišku. Naujųjų modelių rezultatai parodė, kad tas pats magnetinis laukas, sulaikantis tachokliną, sujungia išorinius ir vidinius Saulės regionus ir perduoda lėtėjimą į gilesnę spinduliuotės zoną. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Magnetinis dreifas besiformuojančioje žvaigždėje. Žvaigždės formuojasi traukiantis vadinamiesiems priešžvaigždiniams branduoliams – šaltoms, tankioms dujų ir dulkių sankaupoms. Jas laiko ir trauktis verčia gravitacija, kuriai priešinasi keli veiksniai. Šiluminis slėgis paprastai nedidelis, nes dujos yra ypatingai šaltos; taip pat nelabai stipri ir turbulencija, kuri aktuali didesniais, tarpžvaigždinių debesų, masteliais. Vienas seniai nagrinėjamas, bet dar neatsakytas klausimas – magnetinių laukų vaidmuo šiame procese. Stiprūs magnetiniai laukai persmelkia priešžvaigždinius branduolius ir gali reikšmingai pristabdyti gravitacinį kolapsą, taigi ir žvaigždės gimimą. Visgi kartais magnetinis laukas gali būti nepajėgus to padaryti, o dabar astronomai pirmą kartą aptiko magnetinio lauko „atsikabinimo“ nuo dujų požymį – reiškinį, vadinamą abiaše difuzija. Molekuliniuose debesyse dujos yra iš dalies jonizuotos; jonai stipriai reaguoja į magnetinį lauką, o neutralios dalelės su juo sąveikauja tik netiesiogiai per susidūrimus su tais pačiais jonais. Dažnai to pakanka, kad jonizuota ir neutrali medžiaga judėtų vienodai. Tačiau priešžvaigždiniai branduoliai tokie šalti, kad jonizacijos lygis tampa beveik nulinis ir neutralios dujos gali įgyti vis didesnį greitį jonų atžvilgiu. Būtent greičių skirtumas tarp neutralių ir jonizuotų dujų ir vadinamas abiaše difuzija. Norėdami aptikti jos požymius, tyrėjai nukreipė didžiulį infraraudonųjų spindulių teleskopą IRAM į L1544 branduolį Tauro molekuliniame debesyje. Jie ieškojo dviejų molekulių signalų: jonizuotos 
ir neutralios para-
; paprastai jos abi telkiasi tose pačiose tankiose branduolio srityse. Apskaičiavę abiejų molekulių greičius, tyrėjai aptiko aiškų skirtumą – apie 50 m/s. Taigi L1544 jau perėjęs į abiašės difuzijos stadiją: neutralios dalelės „atkibo“ nuo magnetinio lauko ir jonų ir dėl gravitacijos dreifuoja centro link, greitėdamos, o jonai lieka pririšti ir stabdomi magnetinio lauko. Tai pirmas kartas, kai pavyko išmatuoti skirtingų fazių dujų greičių skirtumą tokiu mažu masteliu. Ateityje tyrėjai tikisi praplėsti duomenų imtį didesniu branduolių skaičiumi ir stebėti juos aukštesne skyra, kad dar tiksliau išsiaiškintų, kaip vyksta pirmieji žvaigždžių formavimosi etapai. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.
***
Organinės molekulės supernovos liekanoje. Mūsų Saulės sistema greičiausiai formavosi aplinkoje, stipriai paveiktoje netolimo supernovos sprogimo. Tokia išvada daroma remiantis primityvių Saulės sistemos medžiagų, kuriose užsikonservavo jos gimimo aplinkos pėdsakai, analizė. Supernovos yra masyvių žvaigždžių sprogimai, kurie kuria už geležį sunkesnius elementus, greitina kosminius spindulius ir gali paskatinti naujų žvaigždžių formavimąsi. Tačiau kaip galingos supernovos smūginės bangos ir energingos dalelės veikia chemines medžiagas, iš kurių formuojasi žvaigždės ir planetos? Ar jos sunaikina organines molekules, ar skatina naujų susidarymą? Dabar astronomų komanda, naudodama ALMA milimetrinių bangų teleskopą, pirmą kartą aptiko organinėmis molekulėmis turtingus žvaigždžių kokonus supernovos liekanoje. Tyrėjai nukreipė ALMA į supernovos liekaną RX J1713.7−3946, kurią paliko masyvi žvaigždė, sprogusi maždaug prieš 1 600 metų. Jie ieškojo dar tik besiformuojančių žvaigždžių, apgaubtų šiltomis dujomis. Tokie objektai vadinami karštaisiais branduoliais ir yra unikalios laboratorijos, leidžiančios tirti žvaigždžių bei planetų formavimosi žaliavų chemines savybes. ALMA jautrumas leido aptikti du karštuosius branduolius; tai pirmas kartas, tokie objektai rasti supernovos liekanoje. Abu pasižymi didele molekulių įvairove, įskaitant įvairias organines molekules. Viename iš jų sudėtingų organinių molekulių gausos santykiai beveik nesiskiria nuo tų, kurie matomi įprastose žvaigždėdaros srityse, nepatyrusiose netolimo supernovos sprogimo. Tai reiškia, kad net ypatingai karštoje, energingų dalelių pilnoje supernovos liekanos aplinkoje naujagimės žvaigždės gali likti gerai apsaugotos savo gimtuosiuose kokonuose ir išsaugoti turtingą molekulinę sudėtį. Tyrėjai siūlo du galimus paaiškinimus: arba karštieji branduoliai supernovos poveikį pradėjo jausti visai neseniai, todėl energingos dalelės dar nespėjo pakeisti jų chemijos, arba stiprūs magnetiniai laukai, dar sustiprinti supernovos smūgio, neleidžia kosminiams spinduliams prasiskverbti į tankias dujas ir taip juos apsaugo. Šie rezultatai svarbūs ir Saulės sistemos tyrimams, nes padės suprasti, kaip supernovos paveiktoje sistemoje išliko ir formavosi įvairiausios medžiagos, įskaitant reikalingas gyvybės atsiradimui Žemėje. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Debesys formuoja subneptūnų vidų. Subneptūnai – didesni už Žemę, bet mažesni už Neptūną – yra dažniausias planetų tipas mūsų Galaktikoje. Nepaisant gausių atradimų, jų struktūra išlieka paslaptinga. Teoriniai modeliai, paaiškinantys turimus stebėjimų duomenis, aprėpia tiek uolines planetas, gaubiamas vandenilio atmosferos, tiek lakiaisiais junginiais, tokiais kaip vanduo ir anglis, prisodrintus pasaulius. James Webb teleskopas gali suteikti daugybę žinių apie šių planetų atmosferas, tačiau mato tik viršutinį sluoksnį, o sujungti matomą atmosferą su nematomu vidumi sunku. Ypač tam trukdo debesys, kurie dažnai temdo vaizdą. Naujame tyrime mokslininkai pristato netikėtą ryšį tarp atmosferos debesų ir sąlygų giliai planetos viduje. Naudodami detalius klimato modelius, tyrimo autoriai nustatė, kad iš garuojančių uolienų ir druskų susidarę debesys gali formuotis giliai subneptūnų atmosferose ir ten veikti kaip šiluminė antklodė. Jie įkalina iš planetos vidaus sklindančią šilumą ir pakelia temperatūrą daugiau nei tūkstančiu laipsnių. Tuo tarpu viršutiniai atmosferos sluoksniai kaip tik atvėsta. Ties atmosferos ir vidinių sluoksnių riba debesų sukeltas įkaitimas siekia net nuo maždaug 1 400 iki 2 600 laipsnių. Dviem planetoms – GJ 1214 b ir TOI-1231 b – šio papildomo karščio pakanka, kad uolinis paviršius išsilydytų ir susidarytų magmos okeanas; modelyje be debesų jis liktų kietas. Tai svarbu, nes atviras magmos okeanas, kaip ir ugnikalniai Žemėje, aktyviai keičiasi dujomis su atmosfera. Papildomas karštis padidina deguonies, silicio hidrido ir silicio monoksido išsiskyrimą iš planetos gelmių, o metanas, vandens garai ir amoniakas, priešingai, sugeriami į išlydytą magmą. Taip atmosfera tampa chemiškai „užteršta“ giluminių procesų, o užteršimo mastas tiesiogiai priklauso nuo debesuotumo. Tokia situacija kelia rimtą iššūkį interpretuojant Webb duomenis: cheminė sudėtis, kurią teleskopas aptinka atmosferoje, gali neatspindėti tikrosios planetos sandaros. Tyrimas rodo, kad subneptūnų debesų supratimas yra esminė šių planetų pažinimo dalis, ypač vertinant jų galimą tinkamumą gyvybei. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Ar prirakintos planetos gali tikti gyvybei? Egzoplaneta LHS 3844b, šiek tiek didesnė už Žemę, skrieja aplink raudonąją nykštukę maždaug 15 parsekų atstumu ir yra potvyniškai prirakinta. Tai reiškia, kad jos orbitos ir apsisukimo periodai sutampa, todėl viena pusė amžinai atsukta į žvaigždę, o kita – į tamsą, panašiai kaip Mėnulis visada į mus atsisukęs viena puse. Tokios konfigūracijos rezultatas – ekstremalus klimatas: dieninėje pusėje temperatūra siekia 1 000–2 000 kelvinų, o naktinėje artėja prie absoliutaus nulio. Iš pirmo žvilgsnio tokia aplinka atrodo per atšiauri gyvybei. Tačiau naujo tyrimo autoriai teigia, kad magmos judėjimas planetos gelmėse gali gerokai sušvelninti klimatą ir padaryti planetą daug malonesnę. Potvyniškai prirakintas planetas tirti mokslininkai pasirinko neatsitiktinai; tokia būsena yra gana dažna, ypač mažų žvaigždžių planetoms. Tyrėjai norėjo suprasti, kas vyksta po tokios planetos paviršiumi, kaip šilumos disbalansas veikia mantiją. Tam jie pasitelkė netgi laboratorinius eksperimentus. Kadangi tikros egzoplanetos laboratorijoje pasigaminti, aišku, neįmanoma, jie naudojo stačiakampį baką, užpildytą klampiu glicerinu ir termochromatiniais skystaisiais kristalais – spalvotomis dalelėmis, keičiančiomis atspalvį pagal temperatūrą. Bako kraštuose įrengti keturi termostatai sukūrė temperatūrų gradientus, apytiksliai imituojančius egzoplanetos žvaigždinę ir antižvaigždinę sritis. Paaiškėjo, kad magmos judėjimas mantijoje nusistovi į pastovų ratą: karšta medžiaga kyla dieninėje pusėje, slenka į šalis viršuje, atvėsta ir nusileidžia naktinėje pusėje, o paskui grįžta apačioje. Skirtingai nuo gana chaotiškos Žemės mantijos, ši tėkmė lėta, pastovi ir nuspėjama. Kartais ją paįvairina grybo formos pliumai, kylantys iš pašildyto pagrindo ir įsiskverbiantys į plutą. Visgi skirtingai nuo Žemės klajojančių karštųjų taškų, jie atsikartoja toje pačioje vietoje. Modelio rezultatai rodo, kad šilumos pernaša prirakintoje planetoje panaši į Žemės, taigi ir paviršiaus sąlygos nemažoje dalyje planetos paviršiaus gali būti panašios į žemiškąsias. Kitaip tariant, dalyje planetos, ypač vidutinėse platumose, gali susidaryti ir išlikti gyvybei tinkamos sąlygos. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.
***
Dvinarių žvaigždžių priešmirtiniai šokiai. Mirdamos masyvios žvaigždės sukelia supernovas – vienus galingiausių sprogimų Visatoje. Supernovos klasifikuojamos į kelias rūšis, tačiau iš tiesų kiekviena yra šiek tiek savita. Kai kurios ir po sprogimo šviečia ryškiai mėnesius ar net metus, jų besiplečiančioms nuolaužoms atsitrenkiant į tankius dujų debesis aplink žvaigždę. Bet iš kur atsiranda tie debesys? Žinome, kad masyvios žvaigždės prieš mirtį pučia stiprius vėjus, tačiau jie neišmestų pakankamai medžiagos, kad paaiškintų stebimą ilgalaikį šviesio intensyvumą. Dabar mokslininkai rado atsakymą: pakankamai medžiagos gali išmesti glaudžios sąveikaujančios dvinarės žvaigždės. Dauguma masyvių žvaigždžių gimsta su kompanione ir milijonus metų skrieja viena aplink kitą. Kai viena iš jų artėja prie gyvenimo pabaigos, ji išsipučia iki šimtų ar net tūkstančių Saulės dydžių, ir jos išoriniai sluoksniai ima lietis ant porininkės. Tačiau ne visa medžiaga pagaunama; dalis ištrūksta iš sistemos ir sukuria didžiulį dujų kokoną aplink porą. Netrukus – vos po kelių tūkstančių metų, akimirksnio žvaigždės gyvenime – didesnioji žvaigždė sprogsta supernova. Smūginė banga, skriedama tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu, atsitrenkia į šį kokoną, sukuria galingą smūginę bangą ir paverčia sprogimo kinetinę energiją šviesa. Naudodami šimtus skaitmeninių modelių, tyrėjai nustatė, kad šis vėlyvasis medžiagos perdavimas, dar vadinamas C tipo pernaša, įvyksta tinkamiausiu metu. Kiti tipai, A ir B, prasideda ankstesnėmis žvaigždės gyvenimo stadijomis, milijonus metų prieš sprogimą, tad jų metu išmesta medžiaga išsisklaido per toli. Modeliuose 10–20 Saulės masių žvaigždės, maždaug 1 000–2 700 Saulės spindulių atstumu viena nuo kitos, iš viso į aplinką paskleidžia nuo 0,01 iki 0,2 Saulės masės medžiagos. Tyrimo autoriai vertina, kad šis kelias gali paaiškinti maždaug vieną iš aštuonių branduolio kolapso supernovų – tai rodo, kad tokios žvaigždžių sąveikos nėra retos išimtys. Modeliai taip pat paaiškina neįprastus įvykius kaip supernova SN 2014C, kuri iš pradžių vystėsi kaip ir daugelis, o vėliau netikėtai paryškėjo, nuolaužoms atsitrenkus į tolimą dujų kevalą. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal Letters.
***
Paprastas juodųjų skylių susiliejimų dėsningumas. Juodųjų skylių pora, besisukanti aplink bendrą masės centrą, po truputį traukiasi. Galiausiai skylės susiduria ir susijungia, išspinduliuodamos gravitacines bangas. Jos neša informaciją apie abi susijungimo dalyves, o fizikai šiuos duomenis naudoja prognozuoti susidariusios naujos, didesnės juodosios skylės, arba liekanos, dydį. Tikslios prognozės reikalauja sudėtingų bendrosios reliatyvumo teorijos lygčių sprendimo, o tam reikia pasitelkti superkompiuterius. Visgi naujame tyrime grupė mokslininkų parodė, kad gali būti paprastesnis būdas, kuris atveria ir gilesnį šių lygčių fizikos supratimą. Iškart po susiliejimo liekana sekundės dalį virpa kaip skambinamas gongas, spinduliuodama gravitacines bangas, kol nurimsta į stabilią būseną, aprašomą vos dviem skaičiais – galutine mase ir sukimosi sparta. Tyrėjai uždavė klausimą: ar galima šią galutinę būseną nuspėti iš pradinės sistemos parametrų, remiantis termodinamikos argumentais? Dar aštuntajame dešimtmetyje fizikai pastebėjo įdomią paralelę tarp juodųjų skylių ir dujų savybių ir suformulavo vadinamuosius juodųjų skylių termodinamikos dėsnius. Vienas jų aprašo juodosios skylės entropiją. Įprastoje termodinamikoje tai yra netvarkos matas, atspindintį natūralią Visatos tendenciją judėti nuo tvarkos link chaoso; juodosios skylės entropija glaudžiai susijusi su jos įvykių horizonto plotu, o pastarasis priklauso ir nuo masės, ir nuo sukimosi greičio. Sulyginę besijungiančių juodųjų skylių kintančią masę ir judesio kiekio momentą (sukimąsi apibūdinantį dydį) su hipotetinių besisukančių liekanų savybėmis, tyrėjai pastebėjo, kad liekanos entropija pasiekia maksimumą ties reikšmėmis, stebėtinai artimomis tikrosios galutinės liekanos masei ir sukimuisi, kuriuos apskaičiavo pasitelkę reliatyvistinius skaitmeninius modelius. Skirtumas tarp dviem metodais gautų rezultatų siekia vos kelis procentus, o resursų poreikis skaičiavimams – nepalyginamas. Kitaip tariant, susiliejusi juodoji skylė „pamiršta“ beveik viską apie susidūrimą, išskyrus masę ir sukimąsi, o natūraliausias būdas aprašyti tai, ką ji prisimena, remiasi termodinamika. Remdamiesi šiais rezultatais, tyrėjai suformulavo maksimalios entropijos hipotezę juodųjų skylių susiliejimams. Ji stebėtinai primena įprastą termodinamiką: kai du karštų dujų telkiniai susijungia, nereikia sekti kiekvienos molekulių poros tarpusavio sąveikos, kad nustatytum galutinę sistemos būseną; pakanka maksimizuoti entropiją, atsižvelgiant į kitus fizikos dėsnius. Naujai įgytos žinios padės lengviau prognozuoti juodųjų skylių populiacijų savybes Visatoje ir tikėtinus gravitacinių bangų signalus. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.
***
„Kosminiai atskalūnai“ ir kamuolinių spiečių kilmė. Kamuoliniai spiečiai yra tankūs, šimtų tūkstančių žvaigždžių telkiniai. Tai ir vieni seniausių Visatos objektų; Paukščių Take jie formavosi prieš aštuonis ir daugiau milijardų metų, daugelio amžius viršija 10 milijardų. Visgi iki šiol neaiški tiksli jų kilmė ir priežastys, kurios lėmė, kad vieni spiečiai išgyveno iki šių dienų, o kiti išsisklaidė. Dabar mokslininkai, naudodami galingus skaitmeninius modelius, nustatė, kad kamuolinių spiečių protėviai galėjo būti struktūros ankstyvoje Visatoje, pavadintos „kosminiais atskalūnais“. Skaitmeninis modelis skirtas pirmųjų galaktikų formavimuisi sekti, o tyrėjai palygino du jame besiformuojančių žvaigždžių spiečių tipus, randamus Visatai esant mažiau nei 800 milijonų metų amžiaus. Pirmieji susiformavo besisukančiame, turbulentiškame, galaktikos diske, kur apskritai formuojasi didžioji dalis žvaigždžių. Antrieji gimė ramesnėse, izoliuotose gijose, kurios driekėsi retesnių dujų apvalkaluose aplink galaktikas, toli nuo disko; būtent juos tyrėjai vadina „atskalūnais“. Paaiškėjo, esminis veiksnys, lemiantis spiečiaus išgyvenimą, yra jo sukimosi greitis. Disko spiečiai, gimstantys sparčiai besisukančioje aplinkoje, ir patys sukasi greitai. Tuo tarpu atskalūnai gali suktis tiek lėtai, tiek labai greitai. Būtent lėtai besisukantis šių spiečių pogrupis pasižymi mažesniu tankiu, o savo savybėmis ganėtinai primena dabartinius kamuolinius spiečius. Taigi atskalūnai yra labiausiai tikėtini kamuolinių spiečių protėviai. Greičiau besisukantis pogrupis vystosi kaip ir disko spiečiai. Vargu, ar jis išgyvens pakankamai ilgai, nes greitas sukimasis daro spiečius pažeidžiamesnius galaktikos potvyninių jėgų. Tyrėjai taip pat aptiko ryšį tarp dujų kiekio ir sukimosi: lėtai besisukantys atskalūnai dujų turi daug daugiau, nei greitesnieji. Jei tokie spiečiai išlaikytų dujas ir toliau formuotų žvaigždes, jie natūraliai sukurtų ir chemiškai sudėtingas, kelių kartų žvaigždžių populiacijas – būdingą dabartinių kamuolinių spiečių bruožą. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Kodėl ši galaktika atrodo kaip šaudymo taikinys ar sudėtingas optinis prietaisas? Ratilai ir juostos aplink ją yra žvaigždžių srautai bei kevalai, išsvaidyti iš galaktikos potvyninių jėgų. Potvynius sukėlė arba dešinėje matoma spiralinė galaktika, su kuria NGC 474 tik pradeda sąveikauti, arba daugybė mažesnių galaktikų, kurias ji galėjo praryti per paskutinius kelis milijardus metų.
***
Euclid aptiko tolimiausius kvazarus. Kvazarai – trumpa, bet įspūdinga galaktikos gyvenimo fazė, kai į centrinę supermasyvią juodąją skylę sparčiai srūvanti medžiaga spinduliuoja milžinišką energijos kiekį ir nustelbia visos likusios galaktikos šviesą. Seniausių, jaunoje Visatoje šviečiančių kvazarų astronomai ieško ne vieną dešimtmetį, nes jie atskleidžia, kaip formavosi pirmosios supermasyvios juodosios skylės ir galaktikos. Tačiau tokie kvazarai reti ir sunkiai aptinkami – jų pirmykštė spinduliuotė, iki pasiekdama mus, labai paraudonuoja ir išsisklaido, tad juos tampa lengva supainioti su artimesnių žvaigždžių šviesa. Dabar ESA Euclid teleskopu aptiktas net 31 naujas ypatingai tolimas kvazaras, o du iš jų – absoliutūs rekordininkai. Šie du kvazarai švietė trilijono Saulių šviesa, kai Visatai buvo vos 670 milijonų metų, maždaug 5 procentai dabartinio amžiaus. Kvazarai atrinkti iš maždaug 3 000 kvadratinių laipsnių dangaus, stebėto per pirmuosius pusantrų Euclid plačiosios apžvalgos metų; tai atitinka apie 7% viso dangaus ploto. Atrankai pasitelkti mašininio mokymosi ir tikimybiniai metodai, o rasti kandidatai patvirtinti spektroskopiniais stebėjimais. 12 iš naujai atrastųjų kvazarų matomi iš mažiau nei 770 milijonų metų amžiaus Visatos; tai daugiau nei dvigubai padidina žinomų tokių senų kvazarų skaičių. Pirmųjų dešimties tokių senų kvazarų aptikimas astronomams užtruko daugiau nei dešimtmetį, o su Euclid – tik metus. Kai kurių kvazarų aplinkoje pavyko išskirti ir jų motinines galaktikas, taigi bus galima tirti ir kur šie santykinai trumpalaikiai ekstremalūs spinduliuotės šaltiniai atsiranda. Be to, Euclid pagavo ne tik ryškiausius išskirtinius objektus, kai dauguma atradimų anksčiau, bet ir šiek tiek blausesnių senovinių kvazarų populiaciją. Tai leis atlikti jų „surašymą“ – nustatyti, kaip pasiskirstęs jų šviesis, o tai irgi svarbus parametras, duodantis žinių apie jų kilmę. Visi atrastieji kvazarai siekia rejonizacijos epochą – laikotarpį, kai tarpgalaktinė medžiaga Visatoje iš šaltos ir tamsios tapo karšta ir jonizuota. Kvazarai galėjo būti svarbus jonizuojančios spinduliuotės šaltinis, o dabar astronomai galės geriau įvertinti jų poveikį. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics.
***
Mažieji raudonieji taškeliai (angl. Little Red Dots) yra vienas iš keisčiausių James Webb teleskopu aptiktų objektų. Per ketverius metus nuo pirmųjų atradimų pasiūlyta daugybė prigimtį aiškinančių hipotezių. Šiuo metu vyrauja teorija, aiškinanti jas per juodųjų skylių aktyvumą, tačiau kitos irgi nepranykusios. Plačiau kanale Sixty Symbols pasakoja astrofizikė Emma Chapman:
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse