?

Log in

No account? Create an account
 
 
27 March 2017 @ 11:57 pm
Kąsnelis Visatos CCLXIX: Paslėpimai  

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

Po Marso smėlynai slepiasi dujos, kosmose slepiasi šiukšlės, už dulkių slepiasi žvaigždėdara... Šias ir kitas naujienas rasite Kąsnelyje. Kaip visada, skaitykite po kirpsniuku.

***

Mėnuliui tinkama aparatūra. Viena iš didesnių problemų, su kuriomis susiduria mėnuleigiai ir kita ten į mūsų palydovą nusiųsta aparatūra, yra šaltis. Per dvi savaites trunkančią Mėnulio naktį paviršiaus temperatūra nukrenta iki -170 laipsnių Celsijaus. Tokios žvarbos elektronika neatlaiko, tad tenka naudoti įvairius šildytuvus. Pastarieji yra sunkūs ir brangūs, todėl ieškoma būdų, kaip temperatūros klausimą spręsti efektyviau. Neseniai Europos kosmoso agentūros (ESA) mokslininkai pasiūlė galimą sprendimą: pasinaudoti Mėnulio dulkėmis kaip šilumos talpykla. Dienos metu Mėnulio paviršius įkaista iki 100 laipsnių, o šiluma prasiskverbia ir gilyn į regolitą. Naktį šiluma po truputį atiduodama į aplinką. Šį temperatūrų skirtumą būtų galima išnaudoti kaip energijos generatorių, kuris veiktų ir Mėnulio dieną, ir naktį. Kol kas ši idėja yra tik pasiūlyta, bet dabar ji bus nagrinėjama skaitmeniniais modeliais. Jei pasirodys, kad tikėtinas šildymas yra pakankamai efektyvus, bus galima galvoti ir apie prototipo gamybą ir bandymus.

***

Kosminių šiukšlių mastai. Jau senokai kalbama, kad kosminės šiukšlės – kosminių aparatų liekanos, esančios orbitoje – yra auganti problema. Dabar ESA padalinys Europos kosminių operacijų centras paskelbė naujausius duomenis apie kosminių šiukšlių kiekius. Nuo kosminės eros pradžios 1957-aisiais, įvyko daugiau nei 5000 raketų skrydžių, per kuriuos paleista daugybė misijų. Iš jų apie 23 tūkstančius vis dar yra Žemės orbitoje, bet veikiančių – vos 1200. Bet tai toli gražu nėra visi orbitoje esantys objektai. Daugybė erdvėlaivių ir raketų nuolaužų ir kitokių smulkmenų irgi skrajoja danguje. Manoma, kad orbitoje yra apie 166 milijonus objektų, kurių dydis siekia nuo 1 mm iki 1 cm, 750 tūkstančių objektų, kurių dydis tarp 1 ir 10 cm, ir 29 tūkstančiai didesnių objektų. Bendra objektų masė siekia apie 7500 tonų. Maždaug 42 tūkstančiai didžiausių objektų yra nuolatos sekami; kartais dėl jų judėjimo tenka pakeisti erdvėlaivių ar palydovų orbitas. Objektai juda tokiais santykiniais greičiais, kad net ir centimetro dydžio nuolauža gali sudaužyti kitą erdvėlaivį į gabaliukus. Šie duomenys paskelbti ruošiantis septintajai Europos kosminių šiukšlių konferencijai, kuri vyks balandžio antroje pusėje.

***

Kometa 41P/Tuttle-Giacobini-Kresak, Pelėdos ūkas ir Messier 108 galaktika. ©Barry Riu

Savaitės paveiksliukas – trijų labai skirtingų kosminių objektų natiurmortas. Kometa 41P šiuo metu matoma nakties danguje pro nedidelį teleskopą ar žiūronus. Greta jos matome planetiškąjį Pelėdos ūką, o nuotraukos apačioje telpa ir spiralinė galaktika. Trys masteliai – Saulės sistemos, galaktinis ir užgalaktinis, trys objektai, viena nuotrauka. Graži kosminė dermė :)

***

Marso juostų formavimasis. Marso kopų šlaituose kartais atsiranda tamsių juostų, kurios atrodo kaip vandens srovelių išgraužos. Tačiau jų egzistavimą paaiškinti galima ir be vandens. Praeitą savaitę paskelbto tyrimo autoriai teigia, kad juostos gali susidaryti tiesiog sproginėjant dujų burbulams po kopų paviršiumi. Skaitmeniniais modeliais parodyta, kad apšviestiems šlaitams patekus į šešėlį, dėl temperatūros pokyčių pakinta ir šlaito stabilumas. Tada gali susidaryti situacija, kad ką tik stabilus buvęs šlaitas tampa nebestabilus ir ima byrėti. Byrėjimas vystosi kaip nuošliauža ir suformuoja siaurą ilgą išgraužą. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Geoscience.

Šiomis dienomis JAV vyksta 48-oji Mėnulio ir planetų mokslo konferencija. Vienas iš įdomesnių joje pristatomų rezultatų – nauji duomenys apie Marso oro sąlygas. Tarp jų išskirtinai atrodo Smalsiuko daryta Marso debesų nuotrauka. Iš viso Smalsiukas jau nufilmavo daugiau nei 500 valandų Marso dangaus pokyčių. Debesys, matomi dabar, susiformuoja, kai Marsas nutolsta toliausiai nuo Saulės; artėjant prie žvaigždės, debesys pranyksta ir užleidžia vietą dulkių audroms. Debesis sudaro vandens ledas. Jų išsidėstymas rodo, kad juos valdo gravitacijos banga – virpesys atmosferoje, kylantis dėl to, kad gravitacija bando atstatyti debesis į pusiausvirą padėtį, iš kurios juos galimai išvedė šiluminiai efektai. Patikrinti tokiai hipotezei reikėtų detalesnių stebėjimų ir atmosferos tyrimų.

***

Ar byra kometa? Nors Rosettos misija baigėsi prieš pusmetį, jos duomenys toliau analizuojami ir pateikia įdomių rezultatų. Pavyzdžiui, vis diskutuojama, ar kometa 67P byra, ar ne. Dviejuose naujuose straipsniuose aiškinamasi apie byrėjimo procesus. Viename jų tiriami įtrūkių kometos paviršiuje pokyčiai. Pavyzdžiui, vienas 500 metrų ilgio kanjonas per Rosettos misijos laikotarpį pailgėjo 50-150 metrų. Greičiausiai tai yra priartėjimo prie Saulės pasekmė – Saulės šviesa sukėlė papildomą įtampą kometos paviršiuje, dėl kurio ėmė ilgėti įtrūkis. Kitame tyrime pristatoma detali analizė, rodanti, kad uolienų nuošliauža, sukelta Saulės spinduliuotės, pati sukėlė dujų išsiveržimą iš kometos gelmių. Tyrimų rezultatai publikuojami, atitinkamai, Science ir Nature Astronomy.

***

Šiuo metu vis kalbama apie daugiau misijų į Jupiterio sistemą. Ten jau skraido Junona; NASA ir ESA ruošia naujas misijas – Europos JUICE misija praeitą savaitę perėjo į prototipo gamybos stadiją. Bet nereikėtų pamiršti ir Saturno: pasibaigus Cassini misijai, Saulės sistemos žiedų valdovas liks nestebimas. O ten juk dar tiek daug galima atrasti. Kad ir Titane, kur egzistuoja sudėtinga ekosistema, paremta ne vandens, bet etano ir metano apytaka. Apie Titano misijos privalumus – savaitės filmuke:

***

Žvaigždės, trukdančios kaimynėms. Žvaigždės dažniausiai formuojasi grupėse su bent keliomis dešimtimis kaimynių. Jų tarpusavio sąveika gali reikšmingai pakeisti planetų formavimosi eigą prie žvaigždžių. Iki šiol buvo manoma, kad vienas iš svarbių poveikių - protoplanetinio disko garavimas - vyksta tik tada, kai netoli disko yra masyvių žvaigždžių, sukuriančių ultravioletinės spinduliuotės lauką, bent 3000 kartų viršijantį lauko stiprį Saulės aplinkoje. Tačiau nauji skaitmeniniai modeliai, kuriuose sekama jaunos žvaigždės Vilko IM evoliucija, rodo priešingai. Vilko IM yra maždaug Saulės masės, iki milijono metų amžiaus (tai reiškia, labai jauna) žvaigždė nedideliame žvaigždėdaros regione. Ultravioletinio lauko stipris jos aplinkoje neviršija kelių dešimčių Saulės aplink lauko stiprių. Ir visgi jos protoplanetinis diskas garuoja dėl aplinkinės spinduliuotės poveikio. Skaitmeniniais modeliais parodyta, kad garavimas vyksta net ir esant tokiai silpnai spinduliuotei, nes diskas yra labai masyvus - daugiau nei dešimtadalio Saulės masės - ir išsidriekęs dideliu atstumu - iki 400 astronominių vienetų - nuo žvaigždės. Skaičiavimai rodo, kad per keletą milijonų metų ultravioletinė spinduliuotė gali išgarinti maždaug pusę tokio disko. Taigi gali būti, kad diskas susiformavo maždaug 700 astronominių vienetų spindulio, o dabar jo likę jau gerokai mažiau. Šie rezultatai gali pakeisti egzoplanetų atradimų interpretaciją, nes jie parodo, kad net ir silpna gretimų žvaigždžių spinduliuotė reikšmingai apriboja didžiausią atstumą nuo žvaigždės, kuriuo gali formuotis planetos. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Rentgeno šaltinis Andromedoje. Kaimyninėje Andromedos galaktikoje yra rentgeno spindulių šaltinis, kurio energinga spinduliuotė nustelbia panašią visų kitų galaktikos šaltinių spinduliuotę. Šis šaltinis prieš keletą metų aptiktas ieškant energingos spinduliuotės šaltinių visame danguje naudojantis Swift kosminiu teleskopu. Tuomet buvo manoma, kad tai gali būti keletas objektų, neišskirtų Swift nuotraukoje. Bet nauji stebėjimai, atlikti kitu kosminiu teleskopu NuSTAR, atskleidžia, jog objektas yra tik vienas. Dar įdomiau tai, kad objektas greičiausiai yra pulsaras - labai sparčiai besisukanti neutroninė žvaigždė. Įprasti modeliai teigia, kad dujos prie juodųjų skylių dvinarėse žvaigždėse skleidžia daug energingesnius spindulius, nei neutroninės žvaigždės. Visgi šio objekto spinduliuotės spektras atitinka pulsarų, esančių dvinarėse žvaigždėse, spektrą; tiesa, paties pulsavimo aptikti nepavyko, galbūt todėl, kad surinkta nedaug fotonų, o galbūt todėl, kad rentgeno spinduliuotė sklinda iš aplink pulsarą esančių dujų, bet ne iš paties pulsaro. Pulsaro kompanionė turėtų būti mažesnė nei trijų Saulės masių žvaigždė arba netgi dar viena žvaigždės liekana, pavyzdžiui baltoji nykštukė. Šis atradimas rodo, jog neutronines žvaigždes taip pat reikia vertinti, kaip galimus reikšmingus rentgeno spindulių šaltinius galaktikose. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ultravioletinio fono tyrimai. Žvaigždės ir įvairūs kiti objektai Visatoje skleidžia ultravioletinius spindulius. Ši spinduliuotė sudaro erdvę užpildantį lauką, kuris jonizuoja dujas galaktikų pakraščiuose. Tiesiogiai šią spinduliuotę tyrinėti sudėtinga, bet sąveika su dujomis sukuria daug mažesnės energijos fotonų, kuriuos aptikti įmanoma. Dabar pristatyti galaktikos UGC 7321 pakraščių stebėjimų duomenys, kuriuose matomas ultravioletinės spinduliuotės poveikis. Dujos švyti dėl rekombinacijos – elektronų ir branduolių susijungimo, įvykstančio po jonizacijos, kai ultravioletiniai fotonai išmuša elektronus iš atomų. Nustatytas ultravioletinės spinduliuotės fono intensyvumas atitinka ankstesnius kitais būdais gautus įvertinimus. Taigi rezultatas neapverčia nieko aukštyn kojomis, bet yra svarbus, nes patvirtina anksčiau turėtus duomenis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių augimas. Pirmųjų supermasyvių juodųjų skylių greitas užaugimas iki daugiau nei milijardo Saulės masių per mažiau nei milijardą metų nuo Didžiojo sprogimo yra klausimas, neduodantis ramybės astronomams daugiau nei dešimt metų. Praeitos savaitės Kąsnelyje rašiau apie vieną modelį, kaip juodosios skylės galėjo augti greitai, jei gretimų galaktikų spinduliuotė sustabdė žvaigždėdarą aplink juodąją skylę esančiose dujose. O praėjusią savaitę paskelbti detalių skaitmeninių modelių rezultatai, rodantys kitos hipotezės tikėtinumą. Ši hipotezė remiasi idėja, kad esant specifinėms sąlygoms, pirmosios žvaigždės Visatoje galėjo užaugti iki tūkstančių ar net dešimčių tūkstančių Saulės masių ir tik tada kolapsuoti tiesiai į masyvias juodąsias skyles, kurioms užaugti iki milijardų Saulės masių nereikėtų tiek daug laiko, kiek pradedant augti nuo dešimties ar šimto Saulės masių. Iki šiol nebuvo nuosekliai suskaičiuota, kaip atrodytų tokios juodosios skylės formavimasis ir augimas. Naujieji modeliai būtent tai ir padaro; jais parodoma, kad per pirmus 600-700 milijonų metų nuo Didžiojo sprogimo labai tankiuose regionuose tikrai gali išaugti net dešimties milijardų Saulės masių juodoji skylė. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kitas būdas juodųjų skylių masei išaugti yra jų susiliejimas. Susiliejimo metu naujai susiformavusi juodoji skylė gali įgyti didelį greitį dviejų pradinių juodųjų skylių masės centro atžvilgiu, dėl nesimetriško gravitacinių bangų išspinduliavimo. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, kuriuose matomas tokio efekto padarinys. Aplink kvazarą 3C 186 aptikta galaktika, tačiau kvazaras nuo galaktikos centro yra nutolęs bent per 11 kiloparsekų. Interpretaciją, kad čia stebime iš galaktikos išmetamą juodąją skylę, sustiprina ir galaktikos spektro stebėjimai, rodantys, kad aplink kvazarą esanti medžiaga tolsta nuo galaktikos centro bent 2000 kilometrų per sekundę greičiu. Taigi ši galaktika, susiformavusi susiliejus dviem mažesnėms, išsviedė savo supermasyvią juodąją skylę lauk. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tolima dulkėta žvaigždėdara. Nustatyti žvaigždėdaros spartą galaktikose dažnai yra sudėtinga. Viena iš priežasčių – didelis dulkių kiekis, užstojantis jaunų žvaigždžių spinduliuotę. Tačiau infraraudonųjų spindulių ruože spinduliuoja pačios dulkės, o tiksliai išmatavę jų spinduliuotės intensyvumą, galime spręsti ir apie užstotos žvaigždėdaros spartą. Tokia analizė padaryta vienai labai tolimai galaktikai; jos spinduliuotę lęšiuoja arčiau esantis galaktikų spiečius, todėl matome keletą galaktikos atvaizdų – tai padeda ją tyrinėti, nes atvaizdai yra ryškesni, nei būtų nelęšiuotas galaktikos vaizdas. Stebėjimo rezultatai rodo, kad daugiau nei trys ketvirčiai visų jaunų žvaigždžių galaktikoje slepiasi po dulkių šydu. Anksčiau galaktikoje buvo aptikta tik kiek daugiau nei keturių Saulės masių per metus žvaigždėdaros sparta, o papildžius ją dulkių duodama informacija, šis skaičius išaugo iki daugiau nei 18-os. Kiek labiau netikėta yra tai, kad tokioje tolimoje galaktikoje – jos spinduliuotė iki mūsų keliauja daugiau nei 12 milijardų metų – aptikta tiek daug dulkių, nors bendrai už helį sunkesnių cheminių elementų yra labai mažai. Toks rezultatas privers permąstyti dulkių formavimosi modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

Dar vienas būdas įvertinti žvaigždėdaros spartais yra panaudoti tam tikro siauro elektromagnetinių bangų ruožo spinduliuotę. Pavyzdžiui, ties 7,7 mikrometro bangos ilgiu yra siauras ruožas, kuriame spinduliuotę skleidžia molekulės, vadinamos policikliniais aromatiniais angliavandeniliais (PAH), randamos didelio tankio tarpžvaigždiniuose debesyse. Jų spinduliuotės intensyvumas, manoma, gerai koreliuoja su žvaigždėdaros sparta. Dabar atliktas tyrimas, kuriame išanalizuotas šios spinduliuotės intensyvumo ryšys su visa infraraudonąja spinduliuote – kitu žvaigždėdaros spartos indikatoriumi – įvairiose tolimose galaktikose. Paaiškėjo, kad PAH spinduliuotė labai priklauso nuo galaktikos metalingumo (už helį sunkesnių cheminių elementų kiekio), taip pat nuo jos masės. Taigi ankstesni žvaigždėdaros spartos įvertinimai, paremti PAH spinduliuotės intensyvumu, gali būti gana netikslūs, daugiausiai per maži. Iš naujo sukalibravę šiuos įvertinimus tyrimo autoriai nustatė, kad prieš maždaug 10 milijardų metų vidutinė žvaigždėdaros sparta Visatoje buvo apie 30% didesnė, nei manyta iki šiol. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ankstyvos Visatos struktūros. Labai tolimos galaktikos dažnai atrandamos, kai jų medžiaga sugeria dar toliau esančių kvazarų spinduliuotę. Pačių tokių galaktikų šviesą aptikti yra daug sunkiau, nes ji blausesnė už tuos kvazarus. Bet tą padaryti irgi įmanoma, ypač išnaudojant naujausius galingus teleskopus, tokius kaip milimetrinių ir submilimetrinių bangų antenų masyvą ALMA. Dabar pranešta apie dviejų tokių galaktikų stebėjimus. Jų šviesa iki mūsų keliavo daugiau nei 12 milijardų metų, taigi matome jų atvaizdus iš laikų, kai Visatos amžius buvo mažiau nei du milijardai metų. Tuo metu dauguma galaktikų tik formavosi. Šios dvi galaktikos sparčiai formuoja žvaigždes – viena per metus pagamina 25 Saulės mases naujų žvaigždžių, kita – apie šimtą. Tokie skaičiai nėra ypatingai dideli, tačiau tyrėjus nustebino tai, kad žvaigždėdaros regionai nesutampa su anksčiau nustatytų dujų telkinių padėtimis. Susidaro toks vaizdas, kad galaktikas supa didžiuliai santykinai didelio tankio neutralaus vandenilio halai. Aplinkinėje Visatoje esančios galaktikos tokių halų neturi. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

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

Laiqualasse