Audros Žemėje neretai pridaro bėdos – kad ir dabar, kai rašau šiuos žodžius, o daugiau nei 100 tūkstančių vartotojų vis dar neturi elektros po savaitgalį praūžusio viesulo. Kosminės audros problemų irgi sukelia – palydovams, astronautams, kartais ir mums Žemės paviršiuje. Geresniam jų supratimui padeda įvairiausi tyrimai. Štai praeitą savaitę paskelbta nauja istorinių audrų analizė, paremta medžių rievių duomenimis; statistinė geomagnetinių audrų ir Žemės magnetosferos atsako į juos analizė; ir laboratoriniai eksperimentai, rodantys, kaip magnetinis laukas gali sustabdyti plazmos išsiveržimus iš žvaigždės. Audrų būna ir galaktikų mastu: čiurkšlės sukuria milžiniškus sujauktų karštų dujų kevalus. Bet, pasirodo, aktyvumui pasibaigus jie nyksta gana sparčiai. Kitose naujienose – pirmųjų juodųjų skylių aidas gravitacinėse bangose, Marso palydovo Deimo formos paaiškinimas ir nauja egzoplanetų klasė. Gero skaitymo!
***
Artemis programos tikslas – ne tik nusileisti Mėnulyje, bet ir įrengti ten pirmąsias nuolatines žmonių bazes. Apie šį planą ir jo įgyvendinimo detales pasakoja The Space Race:
***
Saulės audrų istorija senovinių medžių rievėse. Saulės žybsniai yra energingų fotonų srautai, kuriuos kartais paleidžia mūsų žvaigždė. Daugelį žybsnių seka ir energingų dalelių audros, o jeigu jie pataiko į Žemės atmosferą, joje gali sukurti staigų radioaktyvaus anglies izotopo, anglies-14, padidėjimą. Anglis-14, kaip ir kita anglis, kaupiasi gyvuose organizmuose, pavyzdžiui, medžiuose. Kiekviena medžio rievė fiksuoja tais metais buvusias atmosferos sąlygas, taigi daugelis rievių gali sukurti savotišką Saulės aktyvumo metraštį. Staigus anglies-14 šuolis konkrečioje rievėje išduotų tais metais įvykusią ypatingai galingą Saulės dalelių audrą. Audrų istorija svarbi ne tik istoriškai, bet ir siekiant geriau prognozuoti Saulės aktyvumą ateityje. O tai, savo ruožtu, yra svarbu, nes Saulės žybsniai gali pakenkti mūsų astronautams, palydovams ir įvairiems kitiems prietaisams. Naujame tyrime mokslininkai pristato detalų, kasmetinį anglies-14 istorijos metraštį, apimantį pirmąjį tūkstantmetį – nuo 1 iki 970 metų. Tyrėjai sujungė penkias naujai išmatuotas ir tris jau turimas medžių rievių sekas. Šiuos duomenis analizavo keliais metodais: modeliuodami anglies apytaką statistinį modeliavimą, Saulės ciklų išskaidymą ir ieškodami staigių anglies-14 šuolių. Taip jie nustatė kelis svarbius dėsningumus. Pirma, per tūkstantmetį būta keturių ilgesnių sumažėjusio Saulės aktyvumo tarpsnių; kiekvienas jų panašus į XVII amžiuje buvusį Maunderio minimumą, kurio metu Saulės dėmių beveik nebuvo apie pusšimtį metų. Antra, du kartus pasikartojo seka, kai įprastas 11 metų Saulės aktyvumo ciklas pirmiausia susilpnėja, o paskui vėl sustiprėja. Trečias, svarbiausias atradimas – keturios galimos galingos geomagnetinės audros: 14, 553, 675 ir 954 metais. 954 metų įvykis buvo žinomas jau seniau kaip vienas didžiausių, o kiti trys yra nauji arba silpnesni kandidatai, kuriuos reikės patvirtinti papildomais matavimais iš kitų pasaulio vietų. Šios žinios padeda įvertinti, kaip dažnai įvyksta ekstremalios Saulės audros, taigi ir prognozuoti jų tikimybę ateityje. Kuo ilgesnį ir tikslesnį tokių įvykių metraštį pavyks sudaryti, tuo lengviau ir patikimiau galėsime nuspėti, kokio dydžio Saulės audrų verta tikėtis ateityje. Tyrimo rezultatai publikuojami Communications Earth & Environment.
***
Stipriausios geomagnetinės audros buvo nuvertintos. Ekstremalūs kosminių orų reiškiniai Žemėje kyla, kai planetą pasiekia stiprūs Saulės vėjo gūsiai. Tuomet artimoje kosminėje aplinkoje įsismarkuoja plazmos srautai ir elektros srovės. Esant silpnam išoriniam poveikiui, Žemės magnetosferos atsakas tiesinis: kuo stipresnis Saulės vėjas, tuo stipresnė geomagnetinė audra. Tačiau esant ekstremaliam poveikiui buvo pastebėta keista savybė – Žemės atsakas tarsi įsisotina ir nustoja augti. Šiam įsotinimui paaiškinti pasiūlyta daugybė teorinių mechanizmų, tačiau bendro sutarimo nebuvo. Dabar mokslininkai teigia radę visiškai kitokį paaiškinimą: jokio tikro įsotinimo nėra, o anksčiau aptikta riba yra statistinė iliuzija. Esminė naujojo darbo įžvalga – vadinamasis grįžimo prie vidurkio efektas. Tai statistinis efektas, kuris pasireiškia, kai matavimai turi atsitiktinę paklaidą: ekstremalios išmatuotos reikšmės vidutiniškai būna arčiau tikrosios vidutinės reikšmės, nei atrodo, nes dalį jų ekstremalumo lemia tiesiog matavimo triukšmas. Saulės vėjo matavimai visada pasižymi tiek laiko, tiek intensyvumo paklaidomis, nes zondai matuoja vėją viename taške ne prie pat Žemės. Tyrėjai parodė, kad būtent šis neapibrėžtumas iškreipia analizę, kuria remiasi įsotinimo teorijos: ekstremalios Saulės vėjo reikšmės sistemingai „patempiamos“ žemyn, todėl Žemės atsakas atrodo mažesnis, nei yra iš tikrųjų, ir sukuria įsotinimo įspūdį. Pašalinus šį iškraipymą, paaiškėja, kad Žemės atsakas Saulės vėjui iš tikrųjų tiesinis visame diapazone, o įsisotinimo požymių nėra. Tai turi svarbių praktinių pasekmių: tikrasis ekstremalių geomagnetinių audrų poveikis gali būti maždaug dvigubai stipresnis, nei rodė ankstesni vertinimai. Kadangi būtent tokios superaudros kelia didžiausią grėsmę palydovams, elektros tinklams ir ryšiams, tikslesnis jų galios įvertinimas svarbus ruošiantis retiems, bet pavojingiems įvykiams. Tyrėjai pabrėžia, kad grįžimo prie vidurkio efektas yra bendra matavimo ir tikrovės santykio savybė, pasireiškianti daugelyje sričių – nuo klimato iki medicinos. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.
***
Magnetizmas stabdo žvaigždžių išsiveržimus. Saulės vainikinės masės išmetimai – milžiniški įkaitusios plazmos debesys, sviedžiami į erdvę dėl magnetinių reiškinių aplink žvaigždę. Saulėje jie stebimi nuolat, po gana dažno žybsnio. Atrodytų natūralu tikėtis, kad ir kitos žvaigždės, ypač jaunos bei aktyvios, dažnai patiria panašius išsiveržimus. Tačiau kol kas įtikinamų tokių įvykių kitose žvaigždėse aptikta vos keletas. Viena galima priežastis – daugelis aktyvių žvaigždžių turi kur kas stipresnius magnetinius laukus nei Saulė, kurie galbūt tiesiog neleidžia išmetimams susiformuoti ir ištrūkti. Iki šiol ši hipotezė buvo paremta tik skaitmeniniais modeliais. Dabar tyrėjai ją patikrino netikėtu būdu – atkūrę žvaigždinio išsiveržimo sąlygas laboratorijoje. Tyrėjai pasitelkė jau minėtus skaitmeninius astrofizikinius modelius, taip pat galingu lazeriu sukurtus plazmos srautus ir trimatį magnetohidrodinaminį modeliavimą. Modeliai parodė, kad esant maždaug 100 gausų stiprumo žvaigždės dipoliniam magnetiniam laukui vainikinės masės išmetimai tampa magnetiškai įkalinti – laukas juos sulaiko ir neleidžia pabėgti. Palyginimui Saulės vidutinis magnetinis laukas yra maždaug 1-10 gausų stiprumo. Kad tai patikrintų realiai, tyrėjai lazeriu įgreitino plazmos srautą, kurio parametrai buvo tiksliai perskaičiuoti taip, kad atitiktų žvaigždinio išsiveržimo sąlygas. Esant santykinai silpnam magnetiniam laukui, atitinkančiam maždaug 30 gausų žvaigždės lauko stiprį, srautas laisvai sklido tolyn. Tačiau padidinus lauką iki 100 gausų ekvivalento srautas tapo nestabilus ir visiškai sustojo. Skaitmeniniai modeliai parodė, kad staigų srauto suirimą sukelia vadinamasis vijos nestabilumas, kai magnetinio lauko linijos susisuka ir suskaido besiveržiančią plazmą. Tai pirmas laboratorinio mastelio įrodymas, kad stiprūs žvaigždžių magnetiniai laukai iš tiesų gali užslopinti vainikinės masės išmetimus. Tai fiziškai paaiškina, kodėl tokių įvykių kitose žvaigždėse beveik nematome. Rezultatai svarbūs ir egzoplanetų tyrimams: jei stiprūs laukai sulaiko išsiveržimus, tai keičia supratimą apie egzoplanetų kosminius orus ir apie jų galimą tinkamumą gyvybei. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review Letters.
***
Deimo keistenybės – vieno smūgio pasekmė. Marsas turi du mažyčius palydovus – Fobą ir Deimą, – kurių kilmė iki šiol nevisiškai aiški. Išorinks Deimas, vos 12 kilometrų skersmens bulvės formos kūnas, yra ypač mįslingas. Jo paviršius stebėtinai lygus, padengtas smulkiomis regolito dulkėmis, kurios dalinai užpildo ir kraterius. Tuo jis smarkiai skiriasi nuo savo brolio, gerokai labiau krateriuoto ir išvagoto grioveliais Fobo. Be to, Deimo reljefe dominuoja viena didelė įduba prie pietų ašigalio, kurios kilmė kol kas nepaaiškinta. Dabar tyrėjai sumodeliavo šios įdubos susidarymą ir teigia, kad visas keistas Deimo savybes paaiškina vos vienas smūgis. Tyrėjai skaitmeniniais modeliais įvertino, kokio smūgio reikėtų, kad susidarytų būtent tokia, kaip stebima, pietų ašigalio įduba. Paaiškėjo, kad trenktis galėjo maždaug 320 metrų skersmens kūnas, o smūgio kryptis turėjo būti stipriai įstriža. Atsitrenkęs asteroidas palyginti nedidelis, todėl smūgis buvo „subkatastrofinis“, tai yra nepakankamas Deimui suardyti. Visgi palydovo paviršių smūgis performavo reikšmingai. Modeliai kiekybiškai atkūrė ne tik pačią įdubą, bet ir visą planetą gaubiantį regolito sluoksnį, ryškias juostas ir dalinai užpildytus kraterius. Dar svarbesnės tyrimo išvados apie Deimo vidų: jo viršutiniai sluoksniai pasirodė esantys itin trapūs, o vidus – labai porėtas ir gerai sugeriantis smūgio energiją. Tokiomis savybėmis Deimas primena ne Mėnulio regolitą, o neseniai zondų aplankytus „nuolaužų krūvos“ tipo asteroidus – kūnus, sudarytus iš silpnai sukibusių akmenų. Tai leidžia manyti, kad maži tamsūs palydovai ir asteroidai, nepaisant labai skirtingų individualių istorijų, gali pasiekti panašią fizinę būseną – porėtus grumstų telkinius. Šie rezultatai svarbūs ir būsimoms misijoms, tarp jų Japonijos MMX, kuri planuoja tirti abu Marso palydovus ir parvežti Fobo mėginių. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Pastarąsias savaites, aišku, daugiausiai buvo kalbama apie Saulės užtemimą ir dar šiek tiek apie Perseidų lietų, tačiau danguje yra ir kitų įdomybių. Štai pavyzdžiui kometa 220P/McNaught, įprastai matoma tik per gana gerus teleskopus, paryškėjo tiek, kad ją tapo įmanoma įžiūrėti su žiūronais. Tiesa, ji labiau matoma pietų pusrutulyje – ši nuotrauka daryta Pietų Afrikoje.
***
Naujas egzoplanetų tipas – mega-žemės. Egzoplanetų įvairovė Galaktikoje – tiesiog stulbinanti. Kartais atrodo, kad kone kiekvienas atradimas atskleidžia ką nors naujo, ko anksčiau net nesvajojome aptikti. Štai pavyzdžiui, vienas iš dažniausių egzoplanetų tipų Galaktikoje yra vadinamieji subneptūnai. Jos yra šiek tiek masyvesnės už Žemę, tačiau mažesnės masės už Neptūną. Paprastai jas gaubia stori atmosferos sluoksniai, tačiau dabar atrasta nauja planeta, kuri, nors pagal masę galėtų būti priskirta subneptūnų klasei, beveik neturi atmosferos, todėl yra ypatingai tanki. Planeta GJ 523b skrieja aplink vidutinę K klasės oranžinę nykštukę GJ 523; ji aptikta NASA TESS misijos duomenyse kaip galimai tranzituojanti planeta. Kad patvirtintų jos prigimtį ir nustatytų masę, tyrėjai panaudojo jautrų spektrografą, matuojantį mažyčius žvaigždės greičio svyravimus, kuriuos sukelia aplink skriejanti planeta. Paaiškėjo, kad GJ 523b ratą aplink žvaigždę įveikia per maždaug 17,75 paros, jos spindulys – apie 2,55 Žemės spindulio, o masė – net 23,5 Žemės masės, didesnė nei Neptūno. Iš šių dydžių apskaičiuotas tankis – išskirtinis: apie 7,8 gramo kubiniame centimetre, pusantro karto didesnis nei Žemės. Tai reiškia, kad planetą sudaro beveik vien uolienos, o reikšmingos atmosferos, nepaisant didelės masės, ji beveik neturi. Kartais Neptūno masės planetos netenka atmosferų dėl žvaigždės spinduliuotės, tačiau paprastai tam reikia bent kelių šimtų milijonų metų. Tuo tarpu GJ 523 sistema yra daug jaunesnė, vos 170 milijonų metų amžiaus. Tyrėjai tokias itin tankias, maždaug Neptūno masės planetas siūlo vadinti nauju vardu – „mega-Žemėmis“. Dar viena keista GJ 523b savybė – orbita. Iš žvaigždės posvyrio ir sukimosi tyrėjai nustatė, kad planeta greičiausiai skrieja beveik ašigaline orbita, stipriai pakrypusia nuo žvaigždės pusiaujo. Didelė masė, dujų apvalkalo nebuvimas, mažas amžius ir pakrypusi orbita kartu sudaro galvosūkį, kurio įprastos planetų formavimosi teorijos kol kas nepaaiškina. Tyrimo rezultatai arXiv.
***
Besisukančios žvaigždės ardomos blanksta. Kai žvaigždė priartėja prie supermasyvios juodosios skylės, pastarosios gravitacija gali ją suplėšyti į skutus. Jei praskridimas šiek tiek tolimesnis, gali įvykti dalinis potvyninio suardymo įvykis. Tokiu atveju juodoji skylė nuplėšia dalį žvaigždės medžiagos, o žvaigždė lieka gyva ir nulekia tolyn. Kartais ji po kurio laiko grįžta vėl ir dalinis suardymas pasikartoja. Kiekvieno praskridimo metu juodoji skylė pamaitinama dujomis ir įvyksta blyksnis, kuris vėl sužimba po mėnesių ar metų. Dažniausiai kiekvienas blyksnis būna panašiai ryškus, bet kartais nutinka kitaip: kiekvienas paskesnis blyksnis vis silpnesnis. Iki šiol teoriniai modeliai šio blankimo negalėjo atkurti. Dabar mokslininkai pasiūlė paaiškinimą, kuris remiasi žvaigždės sukimosi greičiu. Tyrėjų hipotezė tokia: jei žvaigždė dar prieš pirmąjį suardymą sukosi labai greitai, kiekvienas paskesnis blyksnis natūraliai silpnėja. Taip nutinka todėl, kad žvaigždė išlaiko savo sukimąsi per pakartotinius praskriejimus, o nutrauktus išorinius sluoksnius gilesnių medžiaga pakeičia nepilnai, taigi kiekvieno vėlesnio praskridimo metu nuplėšiama vis mažiau žvaigždės dujų. Jei žvaigždė sukasi lėtai, kiekvienas praskridimas ją įsuka vis sparčiau, o tai sustiprina medžiagos plitimą iš gilesnių sluoksnių, tad naujo praskridimo metu nuplėšiama panašiai tiek medžiagos, kaip ir per ankstesnį. Spartus pradinis sukimasis tikėtinas, jei žvaigždė į savo orbitą pateko suirus glaudžiai dvinarei sistemai. Tokioje poroje žvaigždės būna potvyniškai prirakintos – visada nukreipusios tą pačią pusę viena į kitą; greitas jų judėjimas orbitoje reiškia ir greitą sukimąsi aplink ašį. Kai dvinarė priartėja prie juodosios skylės, gravitacija ją irgi suplėšo; viena žvaigždė nusviedžiama tolyn, o kita pagaunama į artimą orbitą ir išlaiko greitą sukimąsi. Kad patikrintų hipotezę, tyrėjai suskaičiavo hidrodinaminius modelius, kuriuose masyvias, ne mažesnes už Saulę žvaigždes kelis kartus iš eilės drasko milijono Saulės masių juodoji skylė. Skaičiavimai patvirtino, kad greitas sukimasis, siekiantis bent dešimtis procentų maksimalaus įmanomo greičio, kurį pasiekus žvaigždė būtų suardyta, tikrai lemia vis silpnėjančius blyksnius, tačiau tik tada, kai sukimasis nukreiptas ta pačia linkme kaip orbitinis judėjimas. Tai reiškia, kad blankstantys pasikartojantys blyksniai netiesiogiai išduoda, jog žvaigždė kadaise buvo glaudžios dvinarės sistemos dalis. Tyrimo rezultatai publikuojami The Astrophysical Journal.
***
Dar vienas didelis Paukščių Tako susiliejimas. Paukščių Takas augo rydamas mažesnes galaktikas. Kiekvienas toks susiliejimas paliko pėdsakų – žvaigždžių srautų ir spiečių, kurie iki šiol neša juos sukūrusio įvykio pėdsakus. Iki šiol patikimai atsekta Galaktikos susiliejimų istorija siekė pastaruosius 10 milijardų metų. Žymiausias įvykis tarp jų – susiliejimas su galaktika, vadinama Gajos dešrele-Enceladu (GSE). Randama požymių, kad dar anksčiau vyko bent vienas didelis susiliejimas, tačiau jo prigimtis, dydis ir laikas liko neaiškūs. Dabar astronomai, naudodami Hubble teleskopo duomenis, rado tokio ankstesnio susiliejimo pėdsaką kamuolinių žvaigždžių spiečių savybėse. Kamuoliniai spiečiai – tankūs, senoviniai šimtų tūkstančių žvaigždžių telkiniai – yra savotiškos susiliejimų „fosilijos“: iš susiliejusios galaktikos atsineštų spiečių amžius ir metalingumas (už helį sunkesnių elementų kiekis) išsidėsto darniomis sekomis, o kiekviena seka atitinka atskirą kilmės sistemą. Naujojo tyrimo autoriai pritaikė metodą, kuris leido itin tiksliai nustatyti santykinį kamuolinių spiečių amžių. Taip jie išsiaiškino, kad Galaktikos kamuoliniai spiečiai sudaro tris tokias amžiaus ir metalingumo sekas. Viena priklauso pačiam Paukščių Tako pirmtakui, antra – GSE susiliejimui prieš 10 milijardų metų, o trečia, tarpinė seka, atitinka anksčiau nežinomą susiliejimą. Tyrėjų vertinimu, jis įvyko maždaug 1,8 milijardo metų prieš GSE. Įkritusi sistema buvo masyvi, bendra jos žvaigždžių masė buvo panaši į paties GSE – apie 500 milijonų Saulės masių. Didžiąją savo masės dalį ji paliko vidinėje Galaktikos dalyje, maždaug iki šešių kiloparsekų nuo centro. Šio trečiojo susiliejimo identifikavimas išsprendžia ankstesnius klausimus apie vidinės Galaktikos dalies istoriją. Jį sukėlusią sistemą, pagerbdami ankstesnius darbus, tyrėjai pavadino Mažos energijos Krakenu-Herakliu, arba trumpiau LKH. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Galaktiniai burbulai sklaidosi sparčiai. Aktyvių galaktikų centruose supermasyvios juodosios skylės neretai paleidžia milžiniškas beveik šviesos greičiu judančias plazmos čiurkšles, kurios išsipučia į dvi didžiules radijo bangomis šviečiančias „ausis“, arba radijo kevalus. Tačiau galaktikos aktyvumas – baigtinis reiškinys; po kurio laiko medžiagos srautas į juodąją skylę baigiasi. Tada čiurkšlės užgęsta, o jų nebemaitinami kevalai ima palaipsniui blėsti. Tokios galaktikos vadinamos radijo liekanų galaktikomis, o jas analizuodami galime išmatuoti, kaip ilgai juodosios skylės būna aktyvios ir kaip dažnai aktyvumo epizodai nutinka. Deja, liekanas ne visada įmanoma atskirti nuo vis dar aktyvių galaktikų, ypač jei čiurkšlės nėra labai ryškios, lyginant su suformuotais kevalais. Naujame tyrime mokslininkai, sujungę kelių radijo teleskopų duomenis, ištyrė 14 liekanų kandidačių ir nustatė jų amžių. Analizė paremta tendencija, kad senstant radijo kevalui kinta jo spinduliuotės spektras: energingiausi elektronai praranda energiją greičiausiai, todėl aukšto dažnio spinduliuotė blėsta pirmoji. Matuojant spinduliuotę ruože nuo 144 megahercų iki 1,5 gigaherco, galima nustatyti, kaip seniai čiurkšlė nustojo maitinti kevalą. Spektrų forma patvirtino, kad 12 iš 14 šaltinių iš tiesų yra tikros liekaninės galaktikos, o du teko perklasifikuoti kaip vis dar aktyvius – iš to matyti, kaip svarbu turėti detalius duomenis patikimam atskyrimui. Nustatyti kevalų amžiai pasirodė santykinai maži, siekiantys nuo 8 iki 42 milijonų metų. Tyrėjai mano, kad tokį greitą blėsimą lemia du veiksniai: energijos nuostoliai dėl elektronų sąveikos su kosmine mikrobangų fonine spinduliuote, reikšmingesni tolimose galaktikose, ir spartus kevalų plėtimasis retoje aplinkoje. Kai kurios liekanos gęsta sparčiau, nei bet kurios anksčiau aptiktos; tai rodo, kad liekaninė fazė gali būti trumpesnė ir dinamiškesnė, nei manyta. Šie rezultatai svarbūs ruošiantis būsimai SKA radioteleskopo apžvalgai, kuri panašių kevalų turėtų aptikti tūkstančius. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.
***
Tamsiųjų žvaigždžių gravitacinis aidas. Praėjus dvejiems metams nuo tada, kai kelios pasaulio observatorijos aptiko žemo dažnio gravitacinių bangų foną, jo kilmė vis dar diskutuojama. Šis fonas – lėtas, dešimtmečius siekiančio periodo erdvėlaikio virpesių gaudesys – aptiktas stebint pulsarus. Pulsarai yra neutroninės žvaigždės, kurios skleidžia itin reguliarius radijo impulsus, o pro Žemę praeinanti gravitacinė banga šiek tiek pakeičia jų atvykimo laiką. Manoma, kad pagrindinis šio fono šaltinis yra susiliejančių supermasyvių juodųjų skylių poros. Tačiau kad toks signalas susidarytų, tų porų turi būti gana daug; vadinasi, daug turi būti ir apskritai supermasyvių juodųjų skylių. Jos turėjo egzistuoti dar ankstyvoje Visatoje, tačiau kaip jos taip greitai užaugo, lieka mįslė. Naujame tyrime pateikiami skaičiavimai rodo, kad atsakymas gali slypėti hipotetiniuose ankstyvosios Visatos objektuose – tamsiosiose žvaigždėse. Tamsiosios žvaigždės yra teoriniai dariniai labai jaunoje Visatoje, kurių energijos šaltinis būtų ne branduolių sintezė, o tamsiosios medžiagos dalelių anihiliacija. Manoma, kad jos galėjo būti milžiniškos ir galiausiai kolapsuoti tiesiai į milijonų Saulės masių juodųjų skylių „sėklas“ – kur kas didesnes nei įprastų žvaigždžių sprogimų liekanos. Tyrėjai apskaičiavo, ką reikštų toks ankstyvas juodųjų skylių sėjimas pulsarų signalui. Jie palygino du pagrindinius masyvių sėklų scenarijus: tiesioginį dujų debesų kolapsą į juodąsias skyles ir tamsiųjų žvaigždžių kolapsą. Paaiškėjo, kad tamsiųjų žvaigždžių sėtos supermasyvios juodosios skylės galėtų būti pagrindinis stebimo gravitacinių bangų fono šaltinis, o tiesioginio kolapso kanalas prisidėtų mažiau. Tam reikėtų, kad tokios sėklos sudarytų didžiąją dalį visų supermasyvių juodųjų skylių pirmtakų. Tai reiškia, kad žemo dažnio gravitacinių bangų fonas galėtų tapti netikėtu įrankiu tikrinti idėjas apie tamsiąją medžiagą, pirmąsias žvaigždes ir supermasyvių juodųjų skylių prigimtį. Tyrėjai taip pat pasiūlė būdų, kaip iš signalo nustatyti viršutinę tokių sėklų tankio ribą, mat jei jų Visatos jaunystėje buvo per daug, paliekamas signalas viršytų leistinas pulsarų variacijų rezultato paklaidas. Taip ateityje, turint detalesnių duomenų apie žemo dažnio gravitacines bangas, bus galima patvirtinti arba paneigti tamsiųjų žvaigždžių egzistavimą. Tyrimo rezultatai publikuojami Physical Review D.
***
Paslėpta ankstyvų galaktikų masė. Viena iš James Webb teleskopo užmintų mįslių – „per anksti“ susiformavusios galaktikos. Pasirodo, kai kurios masyvios galaktikos ankstyvojoje Visatoje susiformavo ir subrendo kur kas greičiau, nei prognozavo galaktikų formavimosi modeliai. Tačiau šių tolimų galaktikų masės nėra tiksliai žinomos, nes jos apskaičiuojamos darant prielaidą, kad žvaigždžių masės jose pasiskirsčiusios taip pat, kaip Paukščių Take. Tai gali sukelti reikšmingą paklaidą, nes didžiąją galaktikos masės dalį sudaro mažos, blausios žvaigždės, kurių tolimose galaktikose tiesiogiai įžiūrėti neįmanoma. Jų kiekis tik ekstrapoliuojamas pagal vietinį modelį, tad jei šis modelis netinkamas, blogai apskaičiuojama ir bendra masė. Dabar tyrėjai pirmą kartą tiesiogiai apribojo mažos masės žvaigždžių kiekį galaktikose už artimosios Visatos ribų ir nustatė, kad ankstyvų galaktikų problema tik dar opesnė. Tyrėjai pasitelkė itin detalius devynių masyvių, žvaigždėdarą jau nutraukusių galaktikų spektrus, išmatuotus James Webb ir VLT teleskopais. Visų galaktikų šviesa iki mūsų keliauja apie 6,4 milijardo metų – beveik pusę Visatos amžiaus. Jie pasinaudojo tuo, kad mažos ir didelės žvaigždės palieka skirtingus pėdsakus galaktikos spektre, todėl iš pakankamai kokybiško spektro galima nustatyti, kokia dalis šviesos sklinda iš blausių mažų žvaigždžių. Mokslininkams pavyko nustatyti, kad masyviausios galaktikos turi mažų žvaigždžių perteklių, palyginti su tuo, ko tikėtumėmės pagal Paukščių Tako modelį. Dar įdomiau, kad ryškiausiai šis nuokrypis nuo Paukščių Tako dėsnio pasireiškia seniausioje imties galaktikoje, kurios žvaigždės daugiausiai formavosi maždaug prieš 12,5 milijardo metų. Tyrėjai mano, kad ši galaktika gali būti kaip tik vienos iš „per anksti“ susiformavusių galaktikų palikuonė. Tai reikštų, kad ir anos turėjo panašiai daug mažų žvaigždžių. Tokiu atveju jų tikroji masė būtų maždaug keturis kartus didesnė, nei apskaičiuota remiantis įprastu žvaigždžių masių skirstiniu. Tai dar labiau padidintų įtampą su galaktikų formavimosi modeliais, nes reikštų, kad ankstyvojoje Visatoje žvaigždžių masės sukaupta dar daugiau ir dar greičiau. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.
***
Štai tokios naujienos iš praėjusios savaitės. Kaip įprastai, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.
Laiqualasse