Gyventi su žvaigžde – sudėtinga. Ypač kai tai – tikra žvaigždė, kuri teikia šviesą ir šilumą, bet taip pat pučia vėją, svaidosi žybsniais ir išsiveržimais, kurie gali pakenkti net ir žmonių sveikatai, ką jau kalbėti apie jautrią elektroniką ar kosminius laivus. Dėl to kiekvienas atradimas, leidžiantis geriau prognozuoti Saulės elgesį, yra labai svarbus. Praėjusios savaitės naujienose tokius randame net tris: apie skirtingų tipų žybsnių panašumus bei skirtumus, apie vainiko skylių paiešką ir apie Saulės vėjo pėdsakus senoviniame meteorite. Kitose naujienose – kintančios išvaizdos blazaras, tolimiausia (taigi ir seniausia) aktyvios galaktikos tėkmė bei vanduo palydovuose prie vienišų planetų. Gero skaitymo!

***

Aplink Žemę skrajoja vis daugiau ir daugiau dirbtinių palydovų bei jų liekanų. Dauguma šių objektų nebeveikia, kai kurie – dešimtmečius. Šios kosminės šiukšlės kelia vis didesnį susirūpinimą; labiausiai pesimistiniai scenarijai kalba apie katastrofą, po kurios kosmosas mums praktiškai „užsidarys“ ir taps nebeįmanoma išskristi iš Žemės. Plačiau apie tai pasakoja PBS Space Time:

***

Kosminių kelionių poveikis imunitetui. Jau seniai pastebėta, kad kosminių misijų metu nusilpsta astronautų imunitetas. Tai – tik viena iš sveikatos problemų, kylančių silpnos gravitacijos, arba mikrogravitacijos, sąlygomis, tačiau ji gali būti pavojingiausia ilgalaikėms misijoms, pavyzdžiui į Marsą. Silpną imunitetą turintis žmogus ne tik pats turi daugiau šansų susirgti, bet taip pat gali lengviau užkrėsti aplinkinius, tad bet kokia liga uždaroje patalpoje – erdvėlaivyje ar kosminėje stotyje – gali lengvai pasklisti. Visgi iki šiol nebuvo aišku, kodėl imunitetas nusilpsta. Dabar priartėta prie atsakymo – pasirodo, problema kyla su imuninei sistemai priklausančiomis reguliuojančiosiomis T ląstelėmis (T regulator cells arba Tregs). Mokslininkai išnagrinėjo, kaip į patogenus reaguoja įvairios imuninės ląstelės, izoliuotos iš skirtingų žmonių kraujo mėginių, normalios gravitacijos bei mikrogravitacijos sąlygomis. Paaiškėjo, kad mikrogravitacijoje Tregs praktiškai visada yra įsijungusios. Šių ląstelių paskirtis yra numalšinti imuninį atsaką, kai patogeno kiekis organizme sumažėja. Pernelyg aktyvios Tregs reiškia, kad imuninis atsakas visą laiką bus per silpnas, ir organizmui bus sudėtinga susitvarkyti su bet kokiu patogenu. Žinodami, kaip mikrogravitacija paveikia imunitetą pavienių ląstelių lygmeniu, mokslininkai galės geriau kurti ir bandyti priemones, leisiančias išvengti šios problemos. Tyrimo rezultatai publikuojami Scientific Reports.

***

Trigubas Saulės žybsnis. Saulės žybsniai – trumpi spinduliuotės paryškėjimai palyginus nedideliame plote – būna kelių rūšių. Vieni vadinami daliniais išsiveržimais – jų išmetama medžiaga per lėta, kad įveiktų Saulės gravitaciją. Kiti yra čiurkšliniai – išsviedžia į aplinką siauras medžiagos čiurkšles. Galiausiai, vainikinės masės išmetimai yra medžiagos burbulai, kurie išsiplečia ir lekia tolyn nuo Saulės. Paprastai kiekvieną žybsnį galima priskirti vienai iš šių trijų klasių. Jos skiriasi įvairiomis detaliomis savybėmis, tad mokslininkams nėra aišku, kodėl kartais kyla vienokie žybsniai, o kartais – kitokie. Dabar keleto metų senumo duomenyse aptiktas žybsnis, turintis visų trijų klasių savybių. 2016 metų kovo 12-13 dienomis kosminės observatorijos Solar Dynamics Observatory ir Solar and Heliospheric Observatory stebėjo žybsnį Saulės paviršiuje. Iš pradžių žybsnis atrodė kaip besiformuojantis vainikinės masės išmetimas, tačiau nepasiekė tipinio jo pločio; išmestos medžiagos srautas atrodė tarpinis tarp išmetimo ir čiurkšlės. Praėjus pusvalandžiui po žybsnio pradžios, nuo Saulės paviršiaus ėmė kilti antras, šaltesnis medžiagos sluoksnis, bet nepabėgo, o nukrito atgal. Pirminio žybsnio panašumas ir į vainikinės masės išmetimus, ir į čiurkšles rodo, kad šiuos išsiveržimus kuria iš esmės tas pats mechanizmas. Tuo tarpu antrinio išsiveržimo egzistavimas rodo, kad ir daliniai išsiveržimai turbūt kuriami iš principo panašiomis sąlygomis, tačiau susiduria su kažkokiu apribojimu, kuris sulaiko juos nuo pabėgimo į tarpplanetinę erdvę. Šis atradimas padės geriau prognozuoti Saulės aktyvumą, žybsnius ir išsiveržimus ateityje, o tai labai svarbu, plečiantis žmonių veiklai kosmose, mat Saulės žybsniai gali pakenkti ir elektronikai, ir žmonėms. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Automatizuota vainiko skylių paieška. Saulės vėjas, ypač greitoji jo komponentė, iš Saulės pabėga per regionus, vadinamus vainiko skylėmis. Vainiko nuotraukose jie būtent taip ir atrodo – kaip tamsios netvarkingos formos kiaurymės. Tose nuotraukose galima rasti ir kitų panašių tamsių regionų, pavyzdžiui įvairių plazmos siūlų, iš kurių spinduliuotė sunkiai pabėga. Taigi atskirti, ar matomas regionas yra vainiko skylė, ar koks kitas užtamsėjimas, gali būti sudėtinga, tam reikia lyginti ultravioletinių spindulių nuotraukas su magnetinio lauko konfigūracijos žemėlapiais (saulėlapiais?). Naujame tyrime pristatytas šiam tikslui skirtas dirbtinis neuroninis tinklas. Tinklui apmokyti pasitelkta maždaug 1700 Saulės nuotraukų, darytų 2010-2017 metais. Nuotraukos aprėpė įvairius ultravioletinės spinduliuotės bangos ilgius, taip pat magnetinio lauko konfigūracijas. Per šį laikotarpį praėjo didžioji dalis Saulės aktyvumo ciklo, taigi sukurtas tinklas gali rasti vainiko skyles skirtingo aktyvumo Saulės nuotraukose. Apmokytas tinklas išbandytas naudojant nuotraukas, kuriose mokslininkai rankomis identifikavo 261 vainiko skylę; tinklas teisingai jas aptiko 98% atvejų. Be to, tinklas galėjo aptikti daugumą skylių vien iš magnetinio lauko žemėlapių, kurių žmonėms nepakanka, norint identifikuoti skyles. Šie rezultatai padės daug greičiau aptikti pokyčius Saulės paviršinėse struktūrose ir geriau prognozuoti kosminius orus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Saulės vėjo pėdsakai meteorite. Žemės atmosferoje lengvų inertinių dujų – helio ir neono – beveik nėra, nes mūsų planetos gravitacija nepajėgia jų išlaikyti. Tuo tarpu mantijoje šių elementų yra, taigi jie ten pateko ne per atmosferą. Maža to, helio ir neono izotopų (atmainų su skirtingu neutronų skaičiumi branduolyje) santykiai Žemės mantijoje primena santykius Saulės vėjyje. Tad viena iš pagrindinių kilmės hipotezių teigia, kad šie elementai į Žemės, ir turbūt kitų uolinių planetų, mantijas pateko iš Saulės vėjo, planetoms dar formuojantis. Naujame tyrime pateikiami galimi įrodymai, kad taip ir nutiko. Įrodymai gauti analizuojant geležinį meteoritą, rastą dar 1927 metais Vašingtono apskrityje, Kolorado valstijoje JAV. Po truputį kaitindami ir garindami meteoritą, mokslininkai labai tiksliai apskaičiavo jame esančių dujų izotopų santykius ir nustatė, kad jie beveik tiksliai atitinka Saulės vėjo savybes. Taigi galima daryti išvadą, kad pirmykštis kūnas, iš kurio susidarė šis meteoritas, buvo paveiktas Saulės vėjo ir pripildytas jo dujų. Geležiniai meteoritai kilę iš ganėtinai didelių pirmykščių kūnų – tokių didelių, kad jie buvo išsiskirstę į plutą, mantiją ir branduolį, panašiai kaip ir planetos. Vadinasi, jau kūno formavimosi metu, kai susidarė jo branduolys, jame buvo Saulės vėjo dujų. Taigi galima daryti išvadą, kad panašiu metu dujos pateko ir į besiformuojančią Žemę, o dabar po truputį iš branduolio pabėga per mantiją. Tyrimo rezultatai publikuojami Communications Earth & Environment.

***

Pirmą kartą Jupiterio palydovas Ganimedas iš arti nufotografuotas prieš keturis dešimtmečius, kai pro šalį skrido Voyager zondai. Po dvidešimties metų jo nuotraukų padarė Galileo zondas, tyrinėjęs Jupiterio sistemą. Atėjo metas naujoms – čia matote vos prieš kelias dienas darytą nuotrauką, atsiųstą Juno zondo, kuris jau keletą metų tyrinėja didžiausiąją Saulės sistemos planetą. Juno misija neseniai buvo pratęsta ir praplėsta palydovų tyrimais. Naujųjų nuotraukų analizė užtruks, tačiau misijos komanda tikisi, kad jos padės atskleisti naujų įdomybių apie šiuos labai įvairius kūnus.

***

Vanduo vienišų planetų mėnuliuose. Dalis planetų neskrieja aplink žvaigždes, o laksto pačios sau. Pagal kai kuriuos skaičiavimus, tokių planetų gali būti panašiai gausu, kaip ir žvaigždžių, taigi vien Paukščių Take jų gali būti virš 100 milijardų. Dalis iš jų gali turėti ir palydovų. Jei planeta ir palydovas pakankamai masyvūs, pastarajame gali būti skysto vandens. Tokią išvadą padarė mokslininkai, ištyrę tokių sistemų šiluminę evoliuciją. Tyrimui pasirinktas palydovas, dydžiu ir mase prilygstantis Žemei, o planeta, aplink kurią jis skrieja, panaši į Jupiterį. Negaudami žvaigždės spinduliuotės, planeta ir palydovas būtų daug šaltesni, tačiau kosminiai spinduliai galėtų suteikti pakankamai energijos ir paskatinti tam tikras chemines reakcijas, kurios sukurtų ir palaikytų atmosferą aplink palydovą. Planetos trauka gali sukelti stiprius potvynius, kurie taip pat šildo palydovą. Jei atmosfera sudaryta daugiausiai iš anglies dvideginio, šiltnamio efekto gali pakakti skystam vandeniui paviršiuje išlaikyti. Skaičiavimai rodo, kad maksimalus vandens kiekis tokiame mėnulyje tėra 10 tūkstančių kartų mažesnis, nei Žemės vandenynuose, bet tai yra 100 kartų daugiau, nei vandens kiekis Žemės atmosferoje. Tokio vandens kiekio iš principo gali pakakti gyvybei atsirasti ir vystytis. Vienišos planetos ir jų mėnuliai gali netgi pernešti gyvybę tarp žvaigždinių sistemų. Tyrimo rezultatai publikuojami International Journal of Astrobiology.

***

Rezonuojančių planetų likimas. Žvaigždės, kurių masė neviršija aštuonių Saulės masių, gyvenimą baigia tapdamos baltosiomis nykštukėmis. Tai yra maždaug Žemės dydžio dažniausiai iš anglies ir deguonies sudaryti kūnai, kuriuose sutelkta didelė dalis žvaigždės masės. Didelė, bet ne visa. Dalį masės žvaigždė, tapdama nykštuke, praranda. Pasikeitusi masė pakeičia ir gravitaciją, todėl pasikeičia ir planetų orbitos. Naujame tyrime nagrinėjama, kas nutiks, kai gyvenimą baigs sistemos HR 8799 žvaigždė. Ši sistema neįprasta tuo, kad turi keturias masyvesnes už Jupiterį planetas, kurių orbitos yra rezonanse. Tolimiausios planetos orbitos periodas yra lygiai dvigubai ilgesnis, nei artimesnės, šios – dvigubai ilgesnis už dar artimesnės, o pastarosios – dvigubai ilgesnis už artimiausios. Tokios rezonansinės grandinės gali būti labai tvirtos. Tyrimo autoriai pasitelkė skaitmeninį modelį, kuriuo ištyrė tikėtiną planetų orbitų evoliuciją, veikiant įvairioms perturbacijoms. Paaiškėjo, kad rezonansas turėtų išlikti nepriklausomai nuo pro šalį praskrendančių žvaigždžių ar Galaktikos disko gravitacijos poveikio. Tačiau kai žvaigždė numirs – tai nutiks po gero milijardo metų – pasikeitusi gravitacija sukels sistemoje chaosą. Visiškai tiesiogine prasme: planetų orbitos ims keistis taip, kad užtikrintai prognozuoti jų neįmanoma. Vos vieno centimetro pokytis pradinėje planetų padėtyje vedė prie visiškai skirtingų modelio evoliucijos rezultatų. Kai kuriais atvejais viena iš planetų palikdavo sistemą, kitais – įkrisdavo į nykštukę. Dar kitais planetos susikeisdavo vietomis. Vienintelis bendras visiems modeliams rezultatas – chaotiškai judančios planetos išblaškydavo asteroidų žiedus, kuriuos taip pat žinome esant sistemoje. Dalis asteroidų nukrisdavo į nykštukę. Kai kuriose baltosiose nykštukėse matomi prarytų asteroidų pėdsakai; šis modelis yra kol kas geriausias jų kilmės paaiškinimas. Rezonansinės grandinės randamos ne vienoje egzoplanetų sistemoje, taigi šio tyrimo rezultatai naudingi ir bendriau suprantant tokių sistemų evoliuciją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždžių cheminės sudėties skirtumai. Pagrindinė savybė, lemianti žvaigždžių savybių ir evoliucijos skirtumus, yra jų masė. Kuo žvaigždė masyvesnė, tuo ji ryškiau šviečia ir greičiau išeikvoja termobranduolinį kurą bei baigia gyvenimą. Bet daug evoliucijos detalių priklauso ir nuo žvaigždės cheminės sudėties. Pavyzdžiui, mokslininkai jau senokai pastebėjo, kad Saulė turi kiek mažiau sunkiai besilydančių cheminių elementų, nei aplinkinės panašios masės žvaigždės. Manoma, kad tai susiję su uolinių planetų egzistavimu: jei žvaigždei formuojantis prie jos gimsta daug uolinių planetų, jos „užrakina“ sunkiai lydžius elementus, tad į žvaigždę jų patenka mažiau. Dabar nustatyta, kad tarp panašių į Saulę žvaigždžių dominuoja būtent tos, kurios turi mažai sunkiai besilydančių elementų. Atradimą mokslininkai padarė, išnagrinėję daugiau nei 1500 žvaigždžių spektrus ir pritaikę naują statistinės analizės metodą jų cheminei sandarai įvertinti. Ankstesni žvaigždžių cheminės sudėties tyrimai rėmėsi labai detaliais spektrais, kuriuos išmatuoti sudėtinga ir užtrunka ilgai. Tuo tarpu naujajame tyrime paimti apžvalginiai, gerokai prastesnės raiškos, duomenys. Visgi ir juose yra informacija apie penkių sunkiai besilydančių cheminių elementų – silicio, magnio, nikelio, kalcio ir aliuminio – gausą. Pasitelkę statistinį metodą, vadinamą bajesine analize, tyrėjai kiekvienai žvaigždei apskaičiavo tikimybę, kad joje šių elementų yra santykinai mažiau, nei tarpžvaigždinėje terpėje. Žvaigždės lengvai atsiskyrė į dvi grupes: didesnioji, kuriai priklauso 70-90% visų nagrinėtų žvaigždžių, elementų turi mažiau. Saulė irgi patenka į šią grupę. Nors nėra tvirtos garantijos, kad sunkiai besilydančių elementų trūkumas reiškia uolinių planetų egzistavimą, toks ryšys yra tikėtinas. Tai reiškia, kad cheminės žvaigždžių sudėties analizė galėtų pasitarnauti atsirenkant, į kurias žvaigždes sutelkti dėmesį ieškant į Žemę panašių planetų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Supernovų įkaitintos žvaigždės-kompanionės. Daugelis žvaigždžių gyvena dvinarėse sistemose. Tai ypač galioja masyvioms žvaigždėms, kurios gyvenimą baigia supernovų sprogimais. Supernovos metu išoriniai žvaigždės sluoksniai išmetami į šalis dešimčių tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu, o sprogimo šviesis kurį laiką nustelbia visas galaktikos žvaigždes kartu sudėjus. Kaip toks įvykis paveikia žvaigždę-kompanionę? Naujame tyrime bandoma į šį klausimą atsakyti naudojant žvaigždžių evoliucijos modelius. Tyrėjai apskaičiavo, kaip vystosi žvaigždė, gavusi didžiulį energijos pliūpsnį iš kaimynės. Keisdami įvairius parametrus – pavyzdžiui, žvaigždės masę ir atstumą nuo sprogimo vietos – jie sudarė 720 kombinacijų, kurių evoliucijos eiga leido nustatyti įvairius poveikio dėsningumus. Energijos gavusi žvaigždė išsipučia, kartais net 10-100 kartų. Jos temperatūra sumažėja, tačiau šviesis gerokai išauga – šis rezultatas atitinka stebėjimų duomenis: kai kurių supernovų kaimynystėje tikrai rastos ryškios netikėtai blausios žvaigždės. Bet išsipūtimas nėra amžinas, po kelių ar keliasdešimt metų žvaigždė turėtų susitraukti. Jos šviesio padidėjimas priklauso praktiškai vien nuo masės, o išsipūtimo trukmė – dar ir nuo atstumo iki sprogusios kaimynės. Šie rezultatai padės geriau interpretuoti supernovų stebėjimus, o atradus jų buvusias kompaniones – apriboti, kokie galėjo būti dvinarės sistemos parametrai prieš sprogimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Aptiktas kintančios išvaizdos blazaras. Keli procentai galaktikų yra aktyvios – jų centrinės juodosios skylės minta sparčiai krintančiomis dujomis, kurių spinduliuotė nustelbia visos galaktikos žvaigždžių šviesą. Aplink juodąją skylę tada susiformuoja įvairios dujų struktūros; žiūrėdami į jas iš skirtingų pusių, matome skirtingą aktyvios galaktikos vaizdą. Kartais šis vaizdas keičiasi vos per keletą ar keliolika metų – tai reiškia, kad pakinta struktūros konfigūracija ar dominuojantis spinduliuotę kuriantis procesas. Dabar pirmą kartą aptiktas besikeičiantis blazaras. Blazarais vadinamos aktyvios galaktikos, kurių čiurkšlės – siauri labai greitos plazmos pluoštai, sklindantys nuo juodosios skylės – atsuktos tiesiai į mus. Čiurkšlę sudarančios dalelės skleidžia daug energingų gama spindulių bei radijo bangų. Skiriami du blazarų tipai – blausesni ir žymiai silpnesnes spektrines linijas turintys lygaus spektro radijo kvazarai (angl. Flat-spectrum radio quasars, FSRQs) ir Driežo BL tipo objektai (angl. BL Lac objects, BL Lacs). Blazaras B2 1420+32 žinomas jau seniai, o 1995 metais priskiras FSRQ klasei. 2017 metų pabaigoje jame įvyko ryškus regimųjų spindulių žybsnis. Naujajame darbe pristatoma stebėjimų, atliktų 2018-2020 metais, bei daugiau nei dešimtmetį apimančių archyvinių duomenų analizė. Per nagrinėjamą laikotarpį B2 1420+32 ne kartą sušvito ryškiau ir išblėso – regimųjų ir gama spindulių srautas mėnesių laikotarpyje kito, atitinkamai, iki 15 ir 40 kartų. Ilgesniu laikotarpiu – per dešimtmetį, regimųjų spindulių srautas išaugo šimtą kartų, o gama spindulių – net 1500 kartų. Pradedant nuo 2018 metų, objekto klasifikacija bent keletą kartų keitėsi tarp FSRQ ir BL Lac. Pokytį praktiškai nulėmė vien spinduliuotės kontinuumo, o ne spektro linijų intensyvumo, pokyčiai. Kodėl taip nutiko, kol kas neaišku, bet šis atradimas įrodo, kad skirtingų tipų blazarai yra daug panašesni, nei manyta anksčiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Seniausia aktyvios galaktikos tėkmė. Kone kiekviena galaktika centre turi supermasyvią juodąją skylę, milijonus-milijardus kartų masyvesnę už Saulę. Kelis procentus laiko ji būna aktyvi: į juodąją skylę krenta daug dujų, jos įkaista ir ima labai ryškiai spinduliuoti. Spinduliuotė nustumia kiek toliau esančias dujas ir gali sukelti tėkmę, sklindančią per visą galaktiką šimtų kilometrų per sekundę greičiu. Tokios tėkmės randamos aplinkinėse aktyviose galaktikose, o dabar aptikta ir galaktikoje, kurios šviesa iki mūsų keliavo 13,1 milijardo metų. Tuo metu, kai vyko ši tėkmė, Visatos amžius tesiekė apie 700 milijonų metų. Naujai aptikta tėkmė sklinda galaktikoje maždaug 500 km/s greičiu ir išstumia pakankamai daug dujų, kad sustabdytų žvaigždžių formavimąsi galaktikos centriniame telkinyje. Apskaičiuota juodosios skylės masė – apie 300 milijonų Saulės masių – sudaro maždaug 1% centrinio telkinio masės. Toks santykis randamas ir aplinkinėse galaktikose. Kai kurie teoriniai modeliai prognozuoja, kad santykis turėtų būti vienodas visais laikais, tačiau kiti teigia, kad praeityje juodosios skylės turėjo būti santykinai masyvesnės; naujieji rezultatai palaiko pirmosios grupės modelius. Taip pat jie rodo, kad šis svarbus galaktikų evoliucijos komponentas – masyvios dujas išnešančios tėkmės – vyko ir tolimoje praeityje, taigi bent kai kurios masyvios galaktikos labai greitai nustojo formuoti žvaigždes, nes jose nebeliko dujų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

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

Laiqualasse