Anekdotą apie (astro)fiziką, kuris pažįsta tik sferinius objektus vakuume, girdėjome daugelis. Bet mes tiriame ir kitokių formų objektus! Štai praėjusios savaitės naujienose daug juostų ir linijų. Pavyzdžiui, mineralų klodai Jezero krateryje, kurių kryptys atskleidžia kraterio ir apskritai jauno Marso istorijos detales. Arba tektoniniai gūbriai Charone, kurie rodo, jog Plutono palydovas praeityje traukėsi, o jo sukimasis lėtėjo. Taip pat – net dvi naujienos apie skerses, pailgas struktūras galaktikų centrinėse dalyse. Jos, pasirodo, egzistavo daug seniau ir galaktikoms augti padėjo daug anksčiau, nei manėme iki šiol. Kitose naujienose – Saulės vėjo lėtėjimas Žemės magnetosferoje, juodųjų skylių populiacijų paieška ir Visatos amžiaus patvirtinimas žvaigždžių stebėjimais. Gero skaitymo!

***

Žemė lėtina Saulės vėją. Mėnulis neturi nei atmosferos, nei globalaus magnetinio lauko, todėl Saulės vėjas – nuolatinis greitų įkrautų dalelių srautas – milijardus metų tiesiogiai bombarduoja jo paviršių. Palydovo paviršių dengiančiose dulkėse, arba regolite, užfiksuoti bombardavimo pėdsakai, pavyzdžiui tauriųjų dujų atomų inkliuzai. Helis, neonas, argonas, kriptonas ir ksenonas yra chemiškai inertiški, o Mėnulio gravitacijos toli gražu nepakanka išlaikyti iš šių dujų sudarytai atmosferai, tad jų egzistavimas gerai parodo bombardavimo mastą. Iki šiol visi grunto mėginiai, kuriais remiantis analizuojami Saulės vėjo padariniai, buvo paimti artimojoje Mėnulio pusėje, taigi nebuvo galimybės palyginti įtakos priešingoms palydovo pusėms. Dabar mokslininkai ištyrė Chang’e-6 misijos parskraidintus beveik du kilogramus regolito iš Pietų ašigalio–Aitkeno baseino tolimojoje pusėje ir parodė, kad skirtumas yra ir kad jį lemia Žemės magnetosfera. Pirmas ryškus skirtumas buvo neono izotopinė sudėtis. Vidutinis neono-20 (atmainos su 10 protonų ir 10 neutronų branduolyje) ir neono-22 (atmainos, turinčios dviem neutronais daugiau) gausos santykis siekė 11,34; tai pastebimai mažiau nei bet kuriame anksčiau tirtame artimosios pusės mėginyje ir arti teorinės reikšmės, apskaičiuojamos remiantis stipraus Saulės vėjo poveikio modeliu. Dar aiškesnį vaizdą davė laipsniško kaitinimo eksperimentai: Chang’e-6 mėginiuose Saulės vėjo kilmės ksenonas išsiskyrė daugiausia prie aukštos temperatūros, o Chang’e-5 pargabentuose artimosios pusės mėginiuose išsiskyrimas buvo stebimas prie dviejų temperatūros verčių – žemos ir aukštos. Iš to galima daryti išvadą, kad tolimojoje pusėje Saulės vėjo jonai į regolitą įsiskverbė kur kas giliau, taigi buvo energingesni. Skirtumo priežastis – Žemės magnetosfera, sulėtinanti Saulės vėją. Skriedamas aplink planetą, Mėnulis periodiškai praeina pro magnetosferos apvalkalą – tarsi buferinę zoną, kurioje Saulės vėjas sulėtinamas nuo įprasto maždaug 400 km/s greičio iki maždaug 200 km/s. Lėtesnis vėjas pasiekia daugiausia artimąją pusę, todėl ten jonai įsiskverbia sekliau. Tolimoji pusė, nuolat nusisukusi nuo Žemės, lieka veikiama netrikdomo Saulės vėjo. Tyrėjų vertinimu, apie Chang’e-5 nusileidimo vietoje maždaug ketvirtis Saulės vėjo buvo sušvelnintas Žemės magnetosferos, o Chang’e-6 vietoje tokio ekranavimo nebuvo visai. Bendrai paėmus, sunkios tauriosios dujos Mėnulio grunte veikia kaip „fosiliniai įrašai“ apie Žemės magnetosferos ir Saulės vėjo sąveiką senovėje. Apjungus juos su paleomagnetiniais duomenimis, atsiveria naujas būdas rekonstruoti ilgalaikę Žemės magnetosferos raidą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

***

Saulės užmigimas prognozuoja sekantį ciklą. Saulė gyvena maždaug 11 metų ciklais, per kuriuos jos magnetinis laukas stiprėja, silpsta ir apsiverčia, o Saulės dėmių skaičius kyla ir vėl krenta. Dėmės žymi intensyvaus magnetinio aktyvumo sritis, ten vyksta žybsniai ir paleidžiami vainikinės masės išmetimai. Visi šie kosminiai orai veikia palydovus, ryšių bei navigacijos sistemas ir elektros tinklus Žemėje, gali pakenkti ir žmonių sveikatai. Taigi kosminių orų prognozės yra labai reikalingos tiek kosmoso programoms, tiek netgi elektros tinklų prižiūrėtojams. Deja, kiekvienas ciklas yra truputį skirtingas tiek tikslia trukme, tiek maksimaliu intensyvumu, o šimtmečius trunkantys Saulės dėmių stebėjimai aiškių dėsningumų nepateikė. Laimei, po truputį jų atrandama. Naujame tyrime pasiūlytas naujas prognozavimo būdas, kuris leistų įvertinti sekančio ciklo stiprumą maždaug septyneri metai prieš jo maksimumą. Metodas remiasi tuo, kad naudojant matematinį metodą, vadinamą Hilberto transformacija, netolygūs Saulės ciklai perkeliami ant vienodo, tolygaus ciferblato, tarsi laikrodžio. Nagrinėjant dėmių skaičiaus duomenis nuo 1749 metų šitaip išryškėjo netikėta savybė: ekstremalūs kosminių orų reiškiniai ne palaipsniui nurimsta, o gana staigiai išsijungia tam tikrame kiekvieno ciklo taške. Tuo metu aktyvios sritys, kurios pradeda formuotis vidurinėse platumose, jau būna nusileidusios arti Saulės pusiaujo. Esminis naujojo darbo atradimas – dėmių skaičius šiuo išsijungimo momentu glaudžiai susijęs su maksimalia sekančio ciklo dėmių gausa. Metodas patikrintas atgaline data visiems 25 ciklams ir atkuria jų maksimumus gana patikimai – paaiškina daugiau nei 80% skirtumų tarp ciklų. Praktinė metodo nauda ta, kad prognozę galima pateikti maždaug 6-7 metus prieš maksimumą, t. y. dar nesibaigus ankstesniam ciklui. Tuo tarpu visi ankstesni prognozavimo bandymai turėjo sulaukti bent jau minimumo, kuris nutinka penkeri metai prieš maksimumą. Naujasis metodas teisingai numatė, kad dabartinis, 25-asis ciklas bus stipresnis, nei rodė daugelis kitų prognozių. Taigi 2024 metų gegužę Žemę pasiekusios galingiausios geomagnetinės audros per daugiau nei du dešimtmečius galėjo būti numatytos dar 2017-aisiais, bent jau bendrais bruožais. Pritaikius modelį dabartiniams duomenims, gaunama pirmoji 26-ojo ciklo prognozė – silpnas ar vidutinis ciklas, kurio maksimalus dėmių skaičius siektų maždaug 100–120, tai yra panašus arba silpnesnis nei dabartinis. Tikslesnė prognozė bus įmanoma po maždaug trejų metų, kai 25-asis ciklas pasieks išsijungimo tašką ir prognozę bus galima grįsti stebėjimais, o ne ekstrapoliacija. Metodas taip pat nurodo konkretų ciklo etapą, kuriame turėtų įsitvirtinti kitą ciklą varysiantis magnetinis laukas – šios žinios gali padėti geriau suprasti Saulės dinamą, kuris ir atsakingas už magnetinio lauko susidarymą. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.

***

Senovinių smūgių pėdsakai Jezero šlaituose. NASA marsaeigis Perseverance rado įrodymų, kad 75 metrų storio senovinių uolienų sluoksnis Jezero kraterio krašte susidarė iš pakartotinių asteroidų smūgių. Šis sluoksniuotos uolienos darinys, tyrėjų neoficialiai pavadintas Broom Point, greičiausiai yra senesnis nei 3,9 milijardo metų. Tai jį daro vienu seniausių reljefų, kuriuos kada nors tyrė marsaeigiai. Kadangi Marsas neturi tektoninių plokščių, kurių judėjimas perdirbtų plutą, jo uolienose išliko gerokai aiškesni senovinių transformacijų požymiai, nei Žemėje. Kildamas vakariniu Jezero kraterio kraštu 2024 metų pabaigoje, Perseverance tyrė visas šlaito uolienas. Daugelis jų rodo deformacijos požymių iš laiko, kai krateris tik formavosi – tai ir leidžia nustatyti viso šlaito amžių. Žvelgdami detaliau, mokslininkai aptiko šešis uolienų tipus, tarp jų brekčijas – uolienas iš kampuotų fragmentų – besikaitaliojančias su smulkiagrūdėmis dulkėmis. Fragmentai brekčijose išmarginti dujų burbulų ertmėmis, rodančiomis, kad kadaise jie buvo išlydyti. Svarbiausią užuominą pateikė mažyčiai tamsūs stikliniai rutuliukai sluoksniuose. Nors panašius lašelius gali gaminti ir ugnikalniai, tokios gausybės jie beveik niekada nesukuria; be to, rutuliukai matomi daugelyje paskirų sluoksnių. Abi savybės rodo, kad pagrindinė rutuliukų atsiradimo priežastis buvo asteroidų smūgiai. Didžiausi rutuliukai prilygsta tiems, kuriuos išsviedė dinozaurus pražudęs Čiksulubo asteroidas Žemėje. Skirtingų tipų uolienos kartojasi per visą storą seką, o tai rodo, kad didelės energijos smūgiai šioje srityje Marso jaunystėje vyko nuolatos. Skirtingo stiprumo smūgiai nutikdavo įvairiais atstumais, o jų visų nuolaužos nusėdo ir Jezero pakrantėse. Kai kurie sluoksniai galėjo susidaryti atlėkus greitiems, prie paviršiaus prigludusiems nuolaužų srautams; Žemėje panašūs kyla, kai išlydyta uoliena atsitrenkia į vandenį ar ledą ir šis akimirksniu virsta garais. Kai kurie nuolaužų sluoksniai yra beveik vertikalūs, palinkę daugiau nei 80 laipsnių. Tiek juos pasukti Jezero kraterį suformavęs smūgis nebūtų pajėgęs. Tyrėjai mano, kad atsakinga galėjo būti dviejų smūgių pora: pirma milžiniškas smūgis sukūrė 1 900 kilometrų pločio Izidės baseiną ir pakreipė kadaise plokščius sluoksnius, o vėliau antras smūgis suformavo Jezero kraterį ir dar labiau suardė bei pakėlė jau pakreiptas uolienas. Perseverance šlaite paėmė du mėginius, kurie, jei ateities misija juos pargabentų į Žemę, leistų tiksliai nustatyti šių smūgių laiką. Tyrimo rezultatai publikuojami JGR Planets.

***

Charono sukimasis lėtėja. Manoma, kad dauguma Saulės sistemos kūnų laikui bėgant sukasi vis lėčiau. Juos stabdo potvyninės jėgos, kartu keisdamos kūnų formą ir temperatūrą. Šis mechanizmas teoriškai seniai numatytas ir Plutono palydovui Charonui, tačiau aiškių geologinių įrodymų nebuvo. Charonas – daug žadantis kandidatas tokių įrodymų paieškoms, nes jo paviršius yra apie keturių milijardų metų senumo ir per visą istoriją keitėsi nedaug. Dabar mokslininkai pateikė pirmuosius tvirtus įrodymus, jog Charonas jaunystėje tikrai buvo stabdomas. Tyrimo autoriai nagrinėjo tektoninių struktūrų krypčių ir tipų kaitą kalnų grandinėse srityje, vadinamoje Ozo žeme, Charono šiauriniame pusrutulyje. Šios struktūros driekiasi daugiau nei 200 kilometrų ir turi asimetriškus šlaitus, kurie byloja jas susiformavus dėl spaudimo, o ne tempimo. Naudodami elastinės dislokacijos modelį, tyrėjai nustatė, kad jų formavimosi metu ledo pluta buvo mažiausiai 30–36 kilometrų storio, o pluta ties pusiauju šiuo laikotarpiu susitraukė maždaug 1 procentu. Suspaudimas labiausiai veikė esamas lūžių linijas ir sukūrė stebimus kalnagūbrius. Naudodami šiuos parametrus tyrėjai apskaičiavo, kad ankstyvasis Charono sukimosi aplink ašį periodas buvo maždaug 14,3 valandos. Tai kur kas daugiau nei dabartinis potvyniškai prirakinto – visą laiką į Plutoną vieną pusę atgręžusio – palydovo periodas, siekiantis net 153,3 valandos. Skaičiavimai patvirtina laipsnišką sukimosi lėtėjimą. Rezultatai taip pat rodo, kad Charonas susiformavo santykinai šaltoje būsenoje ir anksti suformavo storą, standžią ledo plutą. Tokia raida vadinama „šaltu startu“. Nors modeliavimo prielaidos ir įtempimų vertinimai nėra visiškai tikslūs, tyrimas pateikia retą geologinį sukimosi evoliucijos įrašą, svarbų suprantant kitų ledinių palydovų šiluminę ir orbitinę istoriją. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Aptikta uolinės egzoplanetos atmosfera. Atmosfera yra būtina, kad planeta galėtų palaikyti mums pažįstamą gyvybę. Iki šiol atmosferos daugiausiai aptinkamos gaubiančios planetas milžines, panašias į mūsų Jupiterį. Dabar pirmą kartą aptikti atmosferos pėdsakai uolinėje egzoplanetoje. Aptiktas signalas yra iš planetos LHS 1140 b atmosferos besiveržiantis helis. Ši uolinė egzoplaneta yra maždaug 15 parsekų atstumu ir skrieja aplink raudonąją nykštukę jos gyvybinėje zonoje – srityje, kur žvaigždės spinduliuotės palaikoma planetos temperatūra leidžia paviršiuje egzistuoti skystam vandeniui. Aptikti uolinės egzoplanetos atmosferą yra milžiniškas techninis iššūkis; norint pasiekti pakankamą signalo stiprumą, reikia stebėti daugybę planetos tranzitų žvaigždės disku, kol duomenyse išryškėja ne tik visos planetos užstojama šviesa, bet ir jos atmosferos keliama sugertis. Taigi tyrėjai pasinaudojo teoriniu modeliu, kuriuo prognozavo, kad LHS 1140 b turi heliu turtingą viršutinę atmosferą, lėtai besiveržiančią į erdvę. Patikrinti šiai prognozei komanda gavo stebėjimų laiko WINERED spektrografu Magelano observatorijoje Čilėje. Keleto tranzitų duomenyse išryškėjo helio, besiveržiančio lauk į tarpplanetinę erdvę, požymiai. Tai patvirtino, kad planeta dar turi atmosferą, bet ji garuoja lauk. Įdomu, kad helio sugertis aptikta 2024 metais, bet ne 2025-aisiais – tai rodo kintantį atmosferos veržimąsi laike. Tyrėjai interpretuoja rezultatus kaip viršutinę atmosferą, kurioje dominuoja helis, o vandenilis jau visai ar beveik visai pranykęs; tuo tarpu kiti lakieji junginiai įstrigę žemesniuose sluoksniuose. Manoma, kad ši atmosfera išliko daugiau nei tris milijardus metų, todėl planeta tampa vertingu taikiniu ateities stebėjimams. Dalies stebėjimų naktų metu vyko dvigubas tranzitas – prieš žvaigždę praskriejo ir kita, artimesnė, planeta. Pastaroji jokių atmosferos požymių neparodė, taigi tikėtina, kad karštesnėje planetoje atmosfera jau spėjo išgaruoti visiškai. Bendrai paėmus atradimas rodo, kad antžeminiai stebėjimai, kuriais ieškoma besiveržiančių dujų, gali tapti svarbiu įrankiu tiriant uolinių egzoplanetų atmosferas. Tyrėjai artimiausiu metu norėtų nustatyti visą LHS 1140 b atmosferos sudėtį ir galiausiai ištirti, ar planeta turi paviršiaus vandenynų. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Pirmas cukrus tarpžvaigždinėje erdvėje. Cukrūs yra esminės gyvybės molekulės – jie sudaro DNR ir RNR karkasą bei vaidina nepakeičiamą vaidmenį medžiagų apykaitoje. Tad nenuostabu, kad vienas svarbiausių gyvybės kilmės tyrimų klausimų yra tas, kaip pirmieji cukrūs susidarė Žemėje. Laboratoriniai eksperimentai rodo, kad prebiotinėmis sąlygomis jų susiformuoja per mažai, tad manoma, kad bent dalis atkeliavo iš kosmoso. Ribozės ir gliukozės rasta meteoritų bei asteroidų mėginiuose, o tai leidžia manyti, kad dalis šių molekulių galėjo susidaryti dar pirmykščiame molekuliniame debesyje, iš kurio susiformavo mūsų Saulės sistema. Tačiau iki šiol nė vienas cukrus nebuvo tiesiogiai aptiktas tarpžvaigždinėje erdvėje. Dabar astronomai pirmą kartą tai padarė. Aptiktoji molekulė – eritruliozė, keturių anglies atomų cukrus, Žemėje randamas avietėse ir savaiminio įdegio priemonėse. Ji rasta molekuliniame debesyje G+0.693−0.027 netoli Paukščių Tako centro, atlikus itin jautrius plačiajuosčius spektroskopinius stebėjimus dvien radijo bangų teleskopais. Tyrėjai identifikavo 12 spektro linijų, atitinkančių laboratorinį eritruliozės spektrą. Netikėta buvo tai, kad šio cukraus pasirodė bent aštuonis kartus daugiau nei panašių cukrų su trim anglies atomais; pastarųjų tose pačiose jautriose apžvalgose visai neaptikta. Tai prieštarauja vyraujančiam astrochemijos požiūriui, kad tarpžvaigždinės molekulės auga palaipsniui, po vieną prijungdamos anglies atomus. Kvantinės chemijos ir astrocheminiai modeliai paaiškina kodėl: eritruliozė efektyviai susidaro ant tarpžvaigždinių dulkių grūdelių ledų iš paprastesnių junginių, turinčių du anglies atomus – aldehidų ir alkoholių. Remdamiesi išmatuota gausa, tyrėjai vertina, kad per vadinamąjį Vėlyvąjį stiprųjį bombardavimą prieš 4,1–3,8 milijardo metų Žemės paviršių galėjo pasiekti nuo 0,5 iki 50 milijonų tonų šio cukraus. Eritruliozė vandenyje gali lengvai virsti cukrumis, kurie reikalingi pirmiesiems medžiagų apykaitos ir dauginimosi procesams, taigi jos atsargos galėjo svariai prisidėti prie gyvybės Žemėje atsiradimo. Atradimas atveria galimybę kosmose rasti ir kitų cukrų – pavyzdžiui, RNR sudedamąją dalį ribozę. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Gravitacinėse bangose slypi juodųjų skylių įvairovė. Nuo pirmojo gravitacinių bangų aptikimo 2015 metais trys pagrindiniai jų detektoriai – LIGO, Virgo ir KAGRA – sukaupė jau šimtų signalų katalogą. Atradimai davė daug atsakymų apie dvinares juodąsias skyles, bet užminė ir įvairių klausimų, pavyzdžiui, apie tokių porų susiformavimą. Kai kurios jų greičiausiai gimė iš dviejų žvaigždžių, kartu gyvenusių ir sprogusių supernovomis; kitos susitiko vėliau, atsitiktinių prasilenkimų metu tankiuose žvaigždžių spiečiuose; dar kitos galėjo susidaryti per keletą susiliejimų iš mažesnių pirminių objektų. Kiekvienas scenarijus palieka subtiliai skirtingus pėdsakus juodųjų skylių masių ir sukimosi greičių bei krypčių pasiskirstymuose. Dabar dvi nepriklausomos tyrėjų komandos, taikydamos skirtingus teorinius metodus, gravitacinių bangų duomenyse atrado atskirų juodųjų skylių populiacijų signalus. Viena komanda rėmėsi fizikiniu modeliu, paremtu dviem gerai išmatuojamais sukimosi parametrais, atspindinčiais, kaip juodosios skylės sukimasis aplink savo ašį dera su orbitiniu judėjimu. Antroji pasirinko atviresnį kelią – nedarė išankstinių prielaidų apie formavimosi istoriją ir tiesiog duomenyse ieškojo pagal kokius nors parametrus besiskiriančių grupių. Abi komandos aptiko masyvių juodųjų skylių populiaciją, išsiskiriančią iš kitų. Ją sudaro objektai, masyvesni nei maždaug 40-46 Saulės masės. Pirmoji komanda nustatė, kad šios sunkiasvorės sukasi greitai ir atsitiktinėmis kryptimis, nederančiomis su orbitos plokštuma; tokia konfigūracija atitinka prognozes modelio, pagal kurį skylės susidarė ankstesnių susiliejimų metu, o ne tiesiai kolapsuojant žvaigždėms. Apatinė šios grupės masės riba sutampa su prognozuojama maksimalia kolapsuojančių žvaigždžių sukuriamų juodųjų skylių mase. Antrosios komandos analizė iš viso išskyrė tris populiacijas su skirtingais poros narių masių santykiais ir sukimosi greičio bei krypties pasiskirstymais. Kartu šie darbai pateikia kol kas stipriausius įrodymus, kad dalis stebimų susiliejimų yra „antros kartos“ – kilę iš juodųjų skylių, kurios pačios atsirado susiliejimo metu. Šie rezultatai paaiškina, iš kur atsiranda juodosios skylės, masyvesnės už masyviausias supernovų sukuriamas, bei gali prisidėti prie pirmųjų supermasyvių juodųjų skylių kilmės paaiškinimų. Tyrimų rezultatai publikuojami dviejuose straipsniuose Physical Review Letters.

***

Viena artimesnių mums spiralinių galaktikų, apie du megaparsekus nutolusi NGC 300, yra dažnas astronomų mėgėjų Pietų pusrutulyje taikinys. Jos dydis dangaus skliaute prilygsta Mėnulio pilnačiai, ir net pro nedidelius teleskopus atsiveria blizgučiais numargintas vaizdas. Sparti žvaigždėdara lemia, kad galaktikoje pilna jaunų, masyvių ir ryškių mėlynų žvaigždžių. Šioje nuotraukoje spalvų gausa yra ne žvaigždžių, o dujų spinduliuotė: jaunos žvaigždės įkaitina ir spinduliuoti verčia sierą (raudona spalva), vandenilį (žalia) ir deguonį (mėlyna), kurie ir sudaro matomą kaleidoskopą.

***

Senos žvaigždės patvirtina Visatos amžių. Astronomai panaudojo daugiau nei 155 000 Paukščių Tako žvaigždžių stebėjimus, kad nepriklausomai įvertintų Visatos amžių. Gautasis rezultatas yra geros žinios standartiniam kosmologiniam modeliui. Visatos amžius glaudžiai susijęs su vadinamąja Hablo įtampa. Ši savo ruožtu susijusi su Visatos plėtimosi spartą aprašančiu dydžiu – Hablo konstanta. Yra du pagrindiniai būdai ją apskaičiuoti. Pirmasis remiasi kosmine mikrobangų fonine spinduliuote – Didžiojo Sprogimo „aidu“ – ir duoda vieną reikšmę. Antrasis naudoja supernovų matavimus aplinkinėje Visatoje ir duoda pastebimai didesnę vertę. Naujausiais vertinimais, šios dvi reikšmės skiriasi maždaug 9 procentais, nors kiekvienos jų formali paklaida nesiekia net procento. Nuo jų priklauso ir tikrasis Visatos amžius: jei teisingas standartinis modelis su fonine spinduliuote paremta reikšme, Visatai apie 13,8 milijardo metų; jei vietinis greitis galiotų beveik visą kosminę istoriją, amžius būtų vos 12,5–12,9 milijardo. Naujojo tyrimo autoriai nepriklausomai apskaičiavo minimalų Visatos amžių iš seniausių Paukščių Tako žvaigždžių, kurios veikia kaip kosminės fosilijos. Jei astronomai randa 13 milijardų metų amžiaus žvaigždę, Visata turi būti bent šiek tiek senesnė, nes žvaigždėms po Didžiojo Sprogimo prireikė laiko susiformuoti. Savo analizę mokslininkai pradėjo nuo 247 103 submilžinių iš LAMOST ir Gaia apžvalgų. Tai žvaigždės, ką tik palikusios pagrindinės sekos evoliucinę fazę, o jų amžių lengviau tiksliai išmatuoti, nei jaunesnių. Išvalę imtį nuo žvaigždžių, neatitinkančių senų žvaigždžių cheminio modelio, ir sutikrinę su nepriklausomu metodu, jie pasiliko prie 155 600 žvaigždžių rinkinio. Analizė parodė, kad seniausia žvaigždė yra apie 13,73 milijardo metų amžiaus (su santykinai nedidele mažiau nei 200 milijonų metų paklaida). Ši reikšmė dera su standartine kosmologine prognoze iš foninės spinduliuotės, darant prielaidą, kad tai žvaigždei susiformuoti prireikė maždaug 200 milijonų metų po Didžiojo Sprogimo. Įvertintas amžius pastebimai didesnis nei tas, kurio tikėtumėmės, jei Hablo įtampą sukeltų nauja fizika, veikusi beveik visą kosminę istoriją. Rezultatas kaip tik palaiko sprendimus, kuriuose įtampos priežastis yra vėlyvas, „naujausių laikų“ reiškinys – galbūt Visatos plėtimosi pokytis per pastaruosius kelis milijardus metų arba didelė vietinė tuštuma, dėl kurios vietinis plėtimasis tik atrodo greitas, nors visoje Visatoje toks ir nėra. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Visatos plėtimosi greičio problemos – Hablo įtampos – sprendimų siūloma įvairių. Vienas, neretai primirštamas, aptarinėjamas dar seniau, nei iškilo pati įtampa. Jis susijęs su mūsų kosmine aplinka, nors “aplinka” gal ir netinkamas žodis šimtų megaparsekų skersmens burbului. Būtent tokio dydžio yra vadinamoji Vietinė, arba KBC, tuštuma – mažesnio tankio regionas Visatoje, kuriame yra ir mūsų Paukščių Takas. Jame Visatos plėtimasis gali atrodyti spartesnis, nei kitose vietose. Plačiau pasakoja The Space Race:

***

Seniausias galaktikos centro dujų žiedas. Aplinkinėse diskinėse galaktikose dažnai matomos skersės – pailgos žvaigždžių struktūros, kertančios galaktikos centrą – ir branduoliniai dujų žiedai, susiformavę iš medžiagos, kurią skersės atgabeno centro link. Pastaraisiais metais skersių aptikta ir labai tolimose galaktikose, vos keli milijardai metų po Didžiojo sprogimo, nors seniau galvota, kad taip greitai jos negali susiformuoti. Dabar aptiktas ir seniausias žinomas branduolinis diskas, kurio šviesai mus pasiekti užtrunka devynis milijardus metų. Tyrėjai naudojo James Webb teleskopą – o ką gi daugiau? – nes jo jautrumas ir skiriamoji geba leidžia detaliai tirti tolimas galaktikas ne kaip pavienius taškus. Tirtoji galaktika CEERS4031 matoma tokia, kokia buvo praėjus vos 4,5 milijardo metų po Didžiojo Sprogimo, ties vadinamuoju „kosminiu vidudieniu“, kai Visatoje sparčiausiai formavosi žvaigždės. Jos centre tyrėjai identifikavo branduolinį diską, kuris aktyviai formuoja naujas žvaigždes ir vis dar auga. Diską greičiausiai sukūrė ilga skersė, jau seniau aptikta šioje galaktikoje. Taigi atradimas pateikia pirmą įrodymą, kad skersės kūrė kitas dujų ir žvaigždžių struktūras jau kosminio vidurdienio metu. Nepaisant didžiulio atstumo, naujasis branduolinis diskas jau turi daug tų pačių savybių kaip diskai artimose galaktikose: jis kompaktiškas, kupinas jaunų žvaigždžių ir rodo tolygaus augimo ženklus. Tai leidžia manyti, kad galaktikos dabartines formas ir struktūras įgijo ne per šešis ir daugiau milijardų metų, kaip buvo manoma iki James Webb paleidimo, o brendo sparčiai. Atradimas turi pasekmių ir juodųjų skylių tyrimams,nes branduoliniai diskai labai svarbūs kaip jas maitinantys dujų rezervuarai. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Galaktikų skersės – žvaigždėdaros kuro pompos. Greta aukštesnės naujienos apie dujų žiedą, turime dar dvi apie galaktikų skerses ir jų poveikį žvaigždžių formavimuisi tolimoje praeityje. Žvaigždės formuojasi tik iš šaltų, tankių dujų, mat to reikia, kad gravitacija įveiktų šiluminį, turbulentišką ir magnetinį slėgį. Todėl kiekvienoje galaktikoje efektyviai žvaigždėdarai būtina, kad šaltos dujos nukeliautų iš išorinio disko į centrines sritis, kur ir vyksta žvaigždėdara. Procesas ypatingai sparčiai turėjo vykti vadinamojo kosminio vidudienio epochoje, praėjus 2–3 milijardams metų po Didžiojo Sprogimo – tada žvaigždėdaros sparta buvo iki šimto kartų aukštesnė nei šiandien. Iki šiol, daugiausiai remiantis Hubble ir kitų panašios kartos teleskopų darytais stebėjimais, ankstyvosios galaktikos buvo laikomos netvarkingomis ir chaotiškomis dėl susiliejimų ir turbulencijos, todėl buvo neaišku, kaip dujos jose judėjo taip efektyviai. Dabar dvi mokslininkų komandos parodė, kad tą darbą atliko spiralinės vijos ir centrinės skersės. Pirmajame darbe, naudojant James Webb prietaiso NIRCam vaizdus, vizualiai suklasifikuotos 1 451 galaktika, matoma vienoje iš dviejų kosminių epochų: 4,8-6,8 milijardo ir 2,6-3,3 milijardo metų Visatoje. Ankstyvesnė epocha atitinka patį kosminį vidurdienį, vėlyvesnė – šio laikotarpio pabaigą, kai vidutinė žvaigždėdara Visatoje ėmė rimti. Tarp visų šių galaktikų diskinės sudaro apie 82 procentus imties, beveik pusė jų turi spiralinę struktūrą, o maždaug kas dešimta – ir centrinę skersę. Tokių bruožų jaunoje Visatoje tikėtasi kur kas rečiau. Taip pat pastebėta, kad galaktikų pasiskirstymai pagal struktūras abiejose epochose gana panašūs, o tai rodo, kad žvaigždėdarai svarbios struktūros susiformavo ir nusistovėjo dar iki kosminio vidurdienio. Antrajame darbe nagrinėtos dešimt masyvių galaktikų iš panašaus laikotarpio. NOEMA milimetrinių bangų interferometru kiekvienai galaktikai skirta daugiau nei 20 valandų, o tai leido kiloparsekų masteliu išmatuoti anglies monoksido dujų pasiskirstymą ir judėjimą. Anglies monoksidas laikomas geru žymekliu, rodančiu visų šaltų molekulinių dujų savybes. Visose galaktikose matomas tvarkingas sukimasis ir nedidelė dujų turbulencija, tačiau beveik nei vienoje šie komponentai nepaaiškina viso dujų judėjimo. Skirtumas nuo gryno sukimosi siekia 50–100 km/s – gerokai daugiau nei artimosiose galaktikose. Didžiausi skirtumai pasireiškia būtent ties vijomis ir skersėmis. Ties spiralinėmis vijomis dominuoja dujų judėjimas centro link, o ties skersėmis – judėjimas ir į centrą, ir tolyn nuo jo, kaip ir tikimasi iš skersės gravitacijos poveikio. Dujų kritimo į centrą sparta siekia maždaug 50 Saulės masių per metus – tokio pat dydžio kaip pačių galaktikų žvaigždėdaros sparta. Vadinasi, vijos ir skersės ir yra veiksniai, palaikantys sparčią žvaigždėdarą, būdingą kosminio vidurdienio galaktikoms. Dujų judėjimas prisideda ir prie supermasyvių juodųjų skylių galaktikų centre augimo, kuris taip pat sparčiausias buvo per kosminį vidurdienį. Tyrimų rezultatai publikuojami Astronomy & Astrophysics ir arXiv.

***

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

Laiqualasse