?

Log in

No account? Create an account
 
 
07 March 2017 @ 12:45 am
Kąsnelis Visatos CCLXVI: Planavimas  

Originally published at Konstanta-42. Please leave any comments there.

Praeitą savaitę SpaceX nusprendė skristi į Mėnulį, NASA ruošėsi skristi į Europą ir uždengti Marsą, žybsėjo žvaigždės ir galaktikos, ir dar visko kitko įdomaus vyko. Kaip visada, dešimt naujienų rasite po kirpsniuku.

***

SpaceX Mėnulio planai. SpaceX vadovas Elonas Muskas pranešė, kad kompanija gavo užsakymą 2018-ųjų metų pabaigoje nuskraidinti du astronautus iki Mėnulio ir atgal. Susitarimo detalės kol kas neatskleidžiamos, paskelbta tik tiek, kad tai yra du privatūs asmenys (t.y. užsakymas nėra valstybinio lygmens) ir kad jie nusiteikę rimtai. SpaceX šiuo metu dar gamina žmonėms tinkamą Dragon 2 kapsulę. Pirmasis jos bandomasis skrydis iki Tarptautinės kosminės stoties (TKS) numatytas šių metų pabaigoje, antrasis skrydis - jau su įgula - kitų metų viduryje. Tada skrydis iki Mėnulio, aplink jį ir atgal, įvyktų kitų metų pabaigoje. Jei viskas vyks pagal planą, tai būtų pirmasis žmonių skrydis už žemosios Žemės orbitos ribų nuo 1972-ųjų metų, kai žmonės paskutinį kartą išsilaipino Mėnulyje. NASA irgi kuria žmonių skraidinimo sistemą, bet su Orion kapsule žmonės pirmą kartą skris ne anksčiau, nei 2019-aisiais, o gal ir 2021-aisiais metais.
Kita, gerokai tylesnė, žinia iš SpaceX stovyklos - skrydžio į Marsą planai atidėti dvejiems metams. Anksčiau buvo teigiama, kad jau 2018-aisiais zondas Red Dragon turėtų nukeliauti į Raudonąją planetą, bet dabar planai atidėti iki 2020-ųjų. Apie kitokius pakeitimus nepranešama, taigi misija turėtų nešti daug mokslinių instrumentų, sukurtų Europos kosmoso agentūros, privačių kompanijų ir pačios SpaceX.

***

Marso tyrimai. Norint žmonėms apsigyventi Marse, jiems reikės įveikti keletą svarbių problemų. Dvi iš jų – kenksminga spinduliuotė ir atmosferos trūkumas, galėtų būti išspręstos sukuriant dirbtinį magnetinį lauką. Tokią radikalią idėją iškėlė keli mokslininkai NASA konferencijoje apie kosmoso kolonizavimą iki 2050 metų. Jų teigimu, Saulės-Marso sistemos L1 taške, esančiame apie 320 Marso spindulių atstumu nuo planetos Saulės link, patalpintas skydas-dipolis sukurtų magnetosferą, kuri laikytų Marsą nuolatos pridengtą nuo pražūtingų Saulės spindulių. Taip pat be Saulės vėjo nenyktų Marso atmosfera, o laikui bėgant ji gal pasipildytų arba galėtume ją kažkiek pripildyti patys.

Kadaise Marso paviršiuje buvo daug vandens. Dar vienas to įrodymas – didžiausio upių baseino nuotraukos. Dėmesys čia atkreiptinas į Worcester (Vusterio) kraterį – 25 km skersmens įdubą, atsiradusią bent prieš 3,6 milijardo metų. Prieš 3,6-3,4 milijardo metų šis regionas buvo didžiulės upės delta. Worcester kraterio išvaizda dėl vandens sukeltos erozijos smarkiai pasikeitė. Priekinėje (į srautą nukreiptoje) pusėje praktiškai neliko kraterio išsviestos medžiagos šlaitų; jie išliko tik pasroviui. Tokie vaizdai padeda nustatyti, kiek to vandens buvo ir kaip sparčiai jis tekėjo.

***

Europos misijos planai. Šiuo metu Jupiterį tyrinėja Junona, tačiau jo palydovams dėmesio skiriama mažai. Bet tai pasikeis po keliolikos metų, kai ten atskris NASA zondas, skirtas Europai tyrinėti. Šis zondas, kuris išskristi turėtų ateinančio dešimtmečio viduryje, praeitą savaitę perėjo į dizaino stadiją. Tai reiškia, kad dabar bus kuriami detalūs paties zondo ir jame būsiančių instrumentų planai. Ankstesnėje stadijoje buvo parinkti dešimt mokslinių instrumentų, kurie turėtų būti zonde. Zondo tikslas bus ištirti, ar Europoje yra gyvybei tinkamų sąlygų; pačios gyvybės zondas greičiausiai neieškos.

***

Jupiterio debesys iš arti. ©Roman Tkachenko/NASA

Junona nenustoja džiuginti. Savaitės paveiksliukas – dar viena Jupiterio nuotrauka. Ši nuotrauka, kaip ir kitos iš Juno misijos, yra sukurta iš zondo atsiųstų duomenų, tačiau jų apdorojimas – entuziastų mėgėjų darbas.
***
Vulkaninė gyvybinė zona. Planetų tinkamumas gyvybei yra vienas iš daugiausiai dėmesio sulaukiančių klausimų, susijusių su egzoplanetomis. Gyvybinė zona apibrėžiama kaip regionas aplink žvaigždę, kuriame esančių planetų paviršiuje galėtų egzistuoti skystas vanduo. Bet planetos paviršiaus temperatūra, taigi ir zonos ribos, priklauso ne tik nuo atstumo iki žvaigždės, bet ir nuo atmosferos sudėties. Įprastai skaičiuojant atmosferos poveikį, kalbama apie anglies dvideginio ir vandens garų keliamą šiltnamio efektą panašiai kaip Žemėje. Bet dabar pirmą kartą apskaičiuota planetų atmosferų struktūra, įtraukiant galimą vandenilio molekulių, išmetamų ugnikalnių išsiveržimų metu, poveikį. Pasirodo, jei vulkanizmas planetoje stiprus ir vandenilio išmetama gerokai daugiau, nei jo pabėga į kosmosą, gyvybinės zonos tolimoji riba gali nutolti 30-60% toliau nuo žvaigždės. Vidinė riba beveik nepakinta, nes karštose planetose vandens garai sugeria tokią pačią spinduliuotę, kaip ir vandenilis, taigi abiejų šių dujų suminis šiltnamio efektas mažai skiriasi nuo vien vandens garų. Be to, vandenilio šildomų planetų atmosferos turėtų būti labiau išplitusios, taigi jas būtų lengviau pastebėti egzoplanetų sistemose. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

***

Planetų formavimosi etapai. Pagrindinė planetų formavimosi teorija teigia, kad jos atsiranda protoplanetiniuose diskuose po truputį augant dulkių junginiams. Tačiau kai šie junginiai užauga iki maždaug smėlio smilčių dydžio, jų tarpusavio susidūrimai turėtų dažniau dulkes suardyti, nei leisti joms susijungti, ir augimas turėtų sustoti. Akivaizdu, kad taip nėra, nes planetos kažkaip formuojasi. Dabar pasiūlytas galimas šio klausimo paaiškinimas. Pasirodo, protoplanetiniuose diskuose dulkių ir dujų judėjimas yra nestabilus: dulkės gali pradėti kauptis į telkinius, kuriuose išauga slėgis ir prie jų ima vis lengviau jungtis naujos dulkės. Šiuose „dulkių spąstuose“ medžiaga juda gerokai lėčiau, nei vidutiniškai diske, ir gali jungtis į didesnius darinius. Galiausiai juose dulkių prisirenka tiek, kad jų gravitacija sutraukia visą telkinį į protoplanetinę dešimčių kilometrų skersmens uolieną, kuri toliau gali jungtis su kitomis ir užbaigti planetos formavimosi procesą. Apie „dulkių spąstų“ egzistavimą buvo žinoma ir seniau, bet šiame tyrime parodyta, kad jų formavimasis turėtų būti normalus reiškinys, nutinkantis praktiškai kiekviename protoplanetiniame diske. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tolimiausia neutroninė žvaigždė. Yra toks objektų tipas, vadinamas ultrašviesiais rentgeno spindulių šaltiniais (ULX). Manoma, kad dažniausiai tai yra juodosios skylės dvinarėse sistemose, sparčiai ryjančios medžiagą iš žvaigždžių-kompanionių ir dėl to ryškiai spinduliuojančios. Bet dabar nustatytas ULXas, kurio centrinis objektas yra neutroninė žvaigždė. Ši žvaigždė sparčiai sukasi aplink savo ašį ir yra matoma kaip pulsaras. Pulsaro sukimosi periodas per maždaug metus sutrumpėjo nuo 1,43 iki 1,13 sekundės. Taip atsitiko dėl to, kad neutroninė žvaigždė ryja medžiagą iš aplink esančio akrecinio disko. Objekto šviesis net tūkstantį kartų viršija teorinį maksimalų šviesį, kurį galėtų pasiekti neutroninė žvaigždė, jeigu į ją medžiaga kristų sferiškai simetriškai. Kitokia medžiagos pasiskirstymo geometrija šį rezultatai pakeičia labai nežymiai. Net ir įvertinus galimybę, kad mūsų link nukreiptas energingas kūginis spinduliuotės srautas, tokio šviesio paaiškinti nepavyksta. Vienintelis galimas paaiškinimas, tyrimo autorių teigimu, yra sudėtinga neutroninės žvaigždės magnetinio lauko struktūra. Jei šis magnetinis laukas turi ne du, kaip įprasta, o daugiau polių, tai leistų neutroninei žvaigždei ryti medžiagą daug sparčiau ir spinduliuoti žymiai daugiau energijos. Jei toks modelis pasirodytų esąs teisingas, tai galėtų paaiškinti ir kai kurių kitų ULXų energingą spinduliuotę. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Dažni žvaigždžių suardymai. Potvyninis žvaigždės suardymas įvyksta, kai ši pralekia pernelyg arti supermasyvios juodosios skylės. Skylės gravitacija ištempia žvaigždę ir sudrasko ją į gabalus. Dalis žvaigždės medžiagos įkrenta į juodąją skylę, o krisdama energingai spinduliuoja ir taip šis procesas gali būti aptinkamas. Iki šiol buvo manoma, kad tokie reiškiniai yra labai reti - kiekvienoje galaktikoje įvykstantys sykį per 10-100 tūkstančių metų. Bet naujas tyrimas rodo priešingai. Stebėdami 15 labai sparčiai žvaigždes formuojančių galaktikų astronomai vienoje jų vos per dešimt metų aptiko vieną potvyninio suardymo įvykį. Tokios galaktikos yra nesenų susiliejimų padariniai, taigi jose žvaigždžių orbitos gali būti kiek mažiau tvarkingos, nei daugumoje kitų - tai gali paaiškinti, kodėl potvyniniai suardymai tampa dažnesni. Taip pat tokiose galaktikose daug žvaigždžių formuojasi ir netoli centrinės juodosios skylės, o joms šansų būti suardytoms irgi yra daugiau. Statistinė analizė rodo, kad tokiose galaktikose potvyninio suardymo įvykiai nutinka sykį per 100 ar tūkstantį metų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Greitai kintančios tėkmės. Daugelyje aktyvių galaktikų stebimi vėjai – medžiagos srautai, lekiantys iš centro dešimčių tūkstančių kilometrų per sekundę greičiu. Dabar pristatyti detaliausi tokios tėkmės stebėjimai, parodantys, kad jai reikšmingą įtaką turi galaktikos centre aplink juodąją skylę esančio akrecinio disko spinduliuotė. Tėkmė galaktikoje IRAS 13224-3809 buvo stebėta 17 dienų be pertraukos, naudojant du rentgeno spindulių teleskopus – XMM-Newton ir NuSTAR. Rentgeno spinduliai, sklindantys iš akrecinio disko, sugeriami tėkmėje, ir taip galima nustatyti tėkmę sudarančios medžiagos temperatūrą. Stebėjimai parodė, kad tėkmės temperatūra kinta taip pat greitai, kaip ir akrecinio disko spinduliuotė. Kartais reikšmingi pokyčiai įvyksta per mažiau nei valandą. Tokio spartaus kitimo anksčiau nebuvo aptikta, o šie rezultatai išryškina ryšio tarp disko spinduliuotės ir jo kuriamos tėkmės svarbą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kaip formuojasi galaktikos? Klausimas paprastas, o apie atsakymą prirašyta tūkstančiai mokslinių straipsnių, bet klausimų dar likę daugybė. Su proceso pagrindais galite susipažinti savaitės filmuke, paimtame iš Minute Physics kanalo:

***

Galingiausios galaktikos. Aktyvių galaktikų yra įvairių tipų. Vienas iš jų – blazarai. Tai galaktikos, kurių juodosios skylės meta lauk čiurkšles, nukreiptas beveik tiksliai į mus. Energingą jų spinduliuotę galima stebėti iš labai toli ir taip nustatyti aktyvių galaktikų bei juodųjų skylių evoliuciją Visatai vystantis. Dabar paskelbta apie tolimiausių blazarų aptikimą: tai penki objektai, kurių šviesa mus pasiekia iš laikų, kai Visatos amžius buvo 1,4-1,9 milijardo metų. Jų šviesis yra toks, kad galios šaltinis gali būti tik medžiagos kritimas į 100 milijonų – 10 milijardų Saulės masių juodąją skylę. Panašios masės juodųjų skylių tokioje jaunoje Visatoje anksčiau buvo aptikta, tačiau šis atradimas sustiprina įrodymus, kad jos buvo gana įprasti objektai ir tais laikais. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

***

Tamsiosios materijos žemėlapis. Tamsiosios materijos pamatyti negalime, tai išsiaiškinti, kaip ji išsidėsčiusi Visatoje, gana sudėtinga. Vienas iš būdų – išmatuoti jos gravitacijos poveikį šviesos spinduliams. Tai vadinama gravitaciniu lęšiavimu: už masyvaus objekto esančio kito objekto šviesa, judėdama mūsų link, išsikreipia ir matome ištemptą ar net pasidauginusį tolimo objekto atvaizdą. Šitaip stebėdami, pavyzdžiui, už galaktikų spiečiaus esančių tolimų galaktikų atvaizdus, galime gana gerai nustatyti masės pasiskirstymą spiečiuje. Praeitą savaitę pristatytas tyrimas, kuriame buvo išanalizuotas tamsiosios materijos pasiskirstymas trijuose dideliuose spiečiuose – Abell 2744, MACSJ0416 and MACSJ1149. Mažiausi išskirti medžiagos telkiniai yra maždaug 30 milijardų Saulės masių – apie 100 tūkstančių kartų mažesni, nei viso spiečiaus masė. Turint tokią detalią informaciją – detaliausius kada nors gautus tamsiosios medžiagos pasiskirstymo duomenis – galima ištirti ir tai, kaip jos savybės atitinka teorines prognozes. Paaiškėjo, kad telkinių masių skirstiniai visuose spiečiuose idealiai atitinka kosmologinio struktūros formavimosi modelio duomenis. Iš kitos pusės, telkinių pasiskirstymas pagal atstumą iki spiečiaus centro neatitinka teorijos: realūs spiečiai yra kompaktiškesni. Tai reiškia, kad modeliams – ir teoriniams, ir ypač skaitmeniniams, dar yra kur tobulėti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai tokios naujienos apie praėjusią savaitę kosmose. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse