Naujienos ir renginiai

***

Praeitą savaitę Elonas Muskas parodė naujausio SpaceX gaminio nuotraukas. Šis gaminys – tai prototipinis erdvėlaivis Starship, kurio tikroji versija skraidins žmones į Marsą, taip pat galbūt vykdys ypatingai greitus tarpkontinentinius skrydžius Žemėje. Prototipas yra kiek trumpesnis už realią versiją ir neturi įgulos patalpų, tačiau kitais parametrais atitinka planuojamą galutinę versiją. Kovo-balandžio mėnesį numatomi bandomieji suborbitiniai šio erdvėlaivio skrydžiai, kurių metu bus tikrinamas jo gebėjimas nusileisti aikštelėse, panašiai kaip jau kurį laiką sėkmingai daro SpaceX raketos-nešėjos. Birželį tikimasi išbandyti kitą prototipą, kurį į orbitą iškels nauja raketa Super Heavy.

***

Garais varomas zondas. Viena iš pagrindinių priežasčių, dėl kurių kosminės misijos turi baigtis, yra kuro trūkumas. Zondams nuolatos reikia manevruoti, o kuro atsargos – baigtinės, todėl kažkuriuo metu manevravimo galimybės nebelieka ir misiją tenka nutraukti. Toks likimas ištiko Rosettą, Cassini, Dawn ir daugybę kitų zondų. O dabar grupė mokslininkų ir inžinierių pristatė ir sėkmingai išbandė prototipinį zondą, kuriam kuro nepritrūks niekada, nes jis varomas vandens garais. Maždaug mikrobangų krosnelės dydžio prototipas sėkmingai išgavo vandenį iš dirbtinių asteroidines primenančių uolienų, pavertė jį garais ir panaudojo tuos garus kaip reakcinę medžiagą judėjimui. Žinoma, tam jam reikėjo energijos, bet pastarąją zondas gali gauti iš Saulės. Tokias procedūras atlikti gebantis zondas galėtų tyrinėti, pavyzdžiui, Mėnulį, kokią nors nykštukinę planetą ar didelį asteroidą, reguliariai skraidydamas nuo vienos jo vietos prie kitos. Arba galėtų skraidyti tarp asteroidų, iš kiekvieno pasiimdamas šiek tiek ledo ir taip pasipildydamas kuro (tiksliau sakant, reakcinės medžiagos) atsargas. Kol kas nežinia, kada prototipas galėtų tapti realybe, bet turint omeny, kad projektą finansavo NASA, tai turėtų būti tik laiko klausimas.

***

Bakterijų evoliucija kosmose. Sąlygos Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) labai skiriasi nuo žemiškųjų – ten yra mikrogravitacija, oras cirkuliuoja palyginus nedidelėje uždaroje erdvėje (nors ir nuolatos valomas), Žemės magnetosfera silpniau saugo nuo Saulės vėjo poveikio. Ne vieną dešimtmetį atliekami bandymai, siekiant išsiaiškinti, kaip tokios sąlygos paveikia gyvus organizmus, nuo bakterijų iki žmonių. Tai yra svarbu planuojant ilgesnes kosmines misijas: jei jose keliaus žmonės, keliaus ir bakterijos, o pastarosios evoliucionuoja labai greitai. Todėl svarbu suprasti, ar kosmose evoliucionavusios bakterijos gali tapti kenksmingos. Ilgą laiką buvo manoma, kad toks pavojus gresia, ir atšiauriomis sąlygomis bakterijos gali evoliucionuoti į labai atsparias, panašias į antibiotikams atsparias bakterijas, keliančias pavojų Žemėje. Visgi naujausių tyrimų rezultatai rodo priešingai – bakterijos evoliucionuoja, tačiau kitaip, nei Žemėje. Tyrime išnagrinėti visų bakterinių eksperimentų, atliktų TKS, kuriuose buvo auginamos auksinio stafilokoko (Staphylococcus aureus) ir Bacillus cereus kolonijos. Nustatyta, kad bakterijos tikrai evoliucionuoja ir prisitaiko prie aplinkos, tačiau tie prisitaikymai nepadidina nei jų atsparumo antibiotikams, nei pavojingumo žmonėms (virulentiškumo). Taigi ateities kosmoso keliautojai – ir tyrinėtojai, ir turistai – gali būti ramūs: tarp daugybės pavojų, kurie gresia kosmose, bent jau superbakterijų būti neturėtų. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale mSystems.

***

Srovė Veneros atmosferoje. Prieš trejus metus Venerą pradėjęs tyrinėti Japonijos zondas Akatsuki netrukus atrado V formos struktūrą planetos atmosferoje. Ši struktūra, susidedanti iš dviejų įstrižų linijų, besidriekiančių nuo pusiaujo link ašigalių, neturi analogų kitų planetų atmosferose. Deja, Veneros atmosferą detaliai stebėti yra labai sudėtinga dėl didelio jos tankio, taigi vien stebėjimų duomenimis paaiškinti struktūros kilmės nepavyko. Bet dabar pristatyti skaitmeninio modelio rezultatai, rodantys, kaip tokia struktūra gali susiformuoti. Ją sukelia dviejų procesų sąveika. Pirmasis procesas yra ašigalinės čiurkšlinės srovės, aptinkamos ir Žemėje bei kitose planetose. Tai yra atmosferos srautai, juosiantys ašigalius ir atskiriantys šaltą ašigalinį orą nuo šiltų oro masių žemesnėse platumose. Veneroje šios srovės sąveikauja su didžiuliais atmosferos sūkuriais, atsirandančiais abipus planetos pusiaujo. Tokie sūkuriai egzistuoja tik Veneroje, nes planeta labai lėtai sukasi aplink savo ašį, o jos atmosfera sukasi greičiau, nei planetos paviršius – abu procesai stabilizuoja sūkurius. Čiurkšlinė srovė iškreipia sūkurius ir paverčia juos įstrižomis pailgomis struktūromis, kokios yra matomos atmosferoje. Taip pat dėl šių procesų sąveikos vyksta ir vertikalus atmosferos judėjimas – įstrižas struktūras dar labiau paryškina tai, kad tose vietose dujų masės leidžiasi žemyn. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Negyvybingos mažų žvaigždžių planetos. Dauguma žvaigždžių Galaktikoje yra raudonosios nykštukės – mažesnės ir šaltesnės už Saulę, tačiau daug ilgiau gyvenančios žvaigždės. Taigi ir dauguma planetų sukasi aplink tokias žvaigždes. Todėl raudonosios nykštukės dažnai įvardijamos kaip gera vieta ieškoti į Žemę panašių planetų ir galbūt gyvybės pėdsakų. Tačiau dabar pristatyti stebėjimų duomenys, rodantys, kad bent vienoje labai jaunoje raudonojoje nykštukėje vyksta procesai, gerokai sumažinantys tikimybę, kad prie jos susiformavusiose planetose kada nors galėtų užsimegzti gyvybė. Mikroskopo AU (AU Microscopii) yra vos 23 milijonų metų amžiaus raudonoji nykštukė, kurią nuo mūsų skiria mažiau nei 10 parsekų. Tokiu atstumu galime labai detaliai stebėti jos aplinką – protoplanetinio disko liekanas. Jos susideda iš įvairių dulkių, uolienų nuolaužų ir ledo gabalų. Panašus diskas kadaise egzistavo ir Saulės sistemoje, kol jį išvalė didžiųjų planetų gravitacija. Iš šio disko į Žemę atlėkė didžioji dalis vandens; pati Žemė susiformavo beveik be jo, nes tokiu atstumu nuo Saulės visas vandens ledas buvo virtęs garais. Mikroskopo AU nuolaužų diske jau prieš keletą metų pastebėtos medžiagos sankaupos, judančios į išorę. Naujieji stebėjimų duomenys leido įvertinti sankaupų judėjimo poveikį diskui. Pasirodo, tos sankaupos, kurios greičiausiai yra spiralinės vijos (tiksliai nežinome, nes diską matome beveik tiksliai iš šono), išmeta labai daug medžiagos tolyn nuo žvaigždės. Jei šis procesas tęsis ir toliau, per pusantro milijono metų nuolaužų disko tiesiog nebeliks. Taigi vanduo į uolines planetas, galimai esančias sistemoje, gali patekti tik pirmus 25 milijonus sistemos gyvavimo metų. Tačiau per tiek laiko uolinių planetų paviršius dar nebūna sustingęs, todėl jos negali išlaikyti vandens. Nors šie stebėjimai apima tik vieną sistemą, gali būti, kad ji atspindi visų raudonųjų nykštukių tendenciją. Jei taip yra iš tiesų, tai reiškia, kad raudonųjų nykštukių uolinės planetos yra sausos ir greičiausiai negyvybingos. Tyrimo rezultatai pristatyti JAV Astronomų sąjungos susitikime, struktūrų judėjimas aprašytas pernai publikuotame straipsnyje.

***

Praeitą savaitę rašiau apie naują NASA dokumentą – technopėdsakų paieškos gaires. Plačiau apie jas siūlau paklausyti ir savaitės filmuke:

***

Žvaigždžių amžiaus nustatymas. Tyrinėjant galaktikas labai svarbu kuo tiksliau įvertinti žvaigždžių amžius, nes tai yra vienintelis būdas nustatyti konkrečios galaktikos žvaigždėdaros istoriją. Dabartiniai metodai leidžią tą padaryti 10-20% tikslumu – tai yra neblogai, bet norėtųsi geriau. Dabar pasiūlytas naujas metodas, kuris remiasi baltųjų nykštukių savybių analize. Baltosios nykštukės yra žvaigždžių, mažesnių nei 8 Saulės masės, liekanos. Jos yra gana blausios, palyginus su įprastomis žvaigždėmis, tačiau jų evoliucija yra gana aiški, todėl ir amžių apskaičiuoti palyginus paprasta. Baltosios nykštukės temperatūrą nulemia jos pradinė temperatūra tik susiformavus, cheminė sudėtis ir laiko tarpas nuo susiformavimo iki dabarties. Išmatavę žvaigždės temperatūrą, spektrą ir atstumą iki jos, galime apskaičiuoti, kiek laiko ji vėso ir kokia buvo jos pradinė temperatūra. Pradinę temperatūrą nulemia nykštukę suformavusios žvaigždės masė, o masė nulemia tos žvaigždės gyvenimo trukmę. Taigi galime apskaičiuoti, kada susiformavo žvaigždė, kurios liekaną stebime dabar. Metodas išbandytas tyrinėjant keletą dvinarių žvaigždžių, kuriose yra žinomo amžiaus žvaigždė ir baltoji nykštukė – daugiau nei dviem trečdaliais atvejų gautas geras amžių atitikimas. O šio metodo paklaidos yra mažesnės – vos 3-5% – nei įprastai naudojamo. Kol kas gauti rezultatai tik preliminarūs, bet tyrėjai tikisi artimiausiu metu apskaičiuoti šimtų tūkstančių baltųjų nykštukių, esančių Gaia teleskopo duomenų kataloguose, amžius. Tai pagerins mūsų supratimą apie Paukščių Tako žvaigždėdaros istoriją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Baltųjų nykštukių kristalizacija. Baltosios nykštukės – į Saulę panašių žvaigždžių liekanos – dažniausiai susideda iš anglies ir deguonies. Tik susiformavusios jos yra labai karštos, tačiau laikui bėgant po truputį vėsta. Kai temperatūra jų centre nukrenta iki maždaug 10 milijonų laipsnių, anglis pradeda kristalizuotis į deimantą. Net ir tokioje aukštoje temperatūroje šis procesas gali vykti dėl ypatingai aukšto slėgio nykštukės centre. Kristalas po truputį auga iš žvaigždės centro į išorę. Kietos būsenos žvaigždė vėsta kitaip, nei skystos/plazminės, taigi kristalizacija pakeičia žvaigždės temperatūros evoliuciją. Šis efektas prognozuojamas jau seniai, bet iki šiol nebuvo galimybių patikrinti, ar jis vyksta iš tiesų. Patikrinimui reikia tikslių duomenų apie skirtingo amžiaus baltųjų nykštukių temperatūrą ir šviesį. Dar prieš keletą metų tokią informaciją turėjome tik apie kelis šimtus baltųjų nykštukių, ir dauguma jų buvo spiečiuose, taigi visų jų amžius buvo vienodas. Bet Gaia teleskopas situaciją pakeitė iš esmės – naujausiame jo kataloge yra daugiau nei šimto tūkstančių baltųjų nykštukių duomenys. Naujam tyrimui mokslininkai pasirinko žvaigždes, kurios nuo Saulės nutolusios per 100 parsekų arba mažiau – tokių kataloge yra kiek daugiau nei 15 tūkstančių. Šių žvaigždžių šviesio ir temperatūros diagramoje matomas sutankėjimas, tiksliai atitinkantis kristalizacijos modelių prognozę. Sutankėjimas atsiranda todėl, kad pradėjusios kristalizuotis žvaigždės toliau vėsta, tačiau tuo metu jų šviesis beveik nemažėja. Taigi baltosios nykštukės tikrai virsta deimantais, ir toks likimas po daugybės milijardų metų ištiks ir Saulę. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Termobranduolinės supernovos aplinka. Termobranduolinės, arba Ia tipo, supernovos įvyksta tada, kai baltoji nykštukė išauga iki didesnės nei 1,4 Saulės masės. Tada joje prasideda nevaldomos termobranduolinės reakcijos, kurių išskiriama energija išdrasko žvaigždę į gabalus. Yra du būdai, kaip nykštukė gali užaugti: susijungdama su kita nykštuke arba prisirinkdama medžiagos iš kompanionės, galimai tapusios milžine. Atskirti šias galimybes yra labai svarbu, nes Ia tipo supernovos naudojamos labai dideliems kosminiams atstumams matuoti, o tam reikia kuo tiksliau išmatuoti jų maksimalų šviesį. Skirtingos kilmės Ia tipo supernovos evoliucionuoja skirtingai, taigi ir jų šviesis gali būti nevienodas. Taip pat skirtingos kilmės supernovos turėtų pasižymėti šiek tiek skirtingu spektru ir šviesio evoliucija, taigi stebėjimai iš principo leidžia jas atskirti. Dabar pristatyti pirmi stebėjimų rezultatai, kuriuose identifikuojamas Ia tipo supernovą sukėlęs įvykis. Stebėdami įvairias termobranduolines supernovas, tyrėjai atrado vieną, SN 2015cp, kurios spektre praėjus beveik dvejiems metams po sprogimo atsirado vandenilio ir kalcio linijos. Per tiek laiko supernovos liekana išsiplėtė iki maždaug 700 astronominių vienetų spindulio ir ten susidūrė su anksčiau žvaigždės-kompanionės išmesta medžiaga. Supernovos medžiaga judėjo maždaug dešimtadaliu šviesos greičio, tad jos smūgis į gerokai lėtesnę aplinkžvaigždinę medžiagą pastarąją įkaitino ir sukūrė stebimą spinduliuotę. Rezultatas parodo, kad sprogusios žvaigždės kompanionė greičiausiai buvo raudonoji milžinė – tokios žvaigždės pučia stiprius vėjus ir nusimeta daug vandenilio turintį išorinį apvalkalą. Kitose stebėtose supernovose panaši spinduliuotė neaptikta; tai gali reikšti, kad sprogusios nykštukės neturėjo kompanionių-milžinių, arba kad spinduliuotė yra pernelyg silpna ir mūsų teleskopai jos neužfiksuoja. Įvertinę teleskopų jautrumą, tyrėjai teigia, kad tikėtinesnis pirmasis variantas ir kad panaši spinduliuotė apskritai turėtų egzistuoti tik maždaug 6% visų Ia tipo supernovų sprogimų. Tai nereiškia, kad tik 6% baltųjų nykštukių sprogimų įvyksta dėl masyvios kompanionės perduodamos medžiagos, tiesiog kitais atvejais kompanionė gali nebūti milžinė ir neišmesti tiek daug medžiagos į aplinką. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Rentgeno šviesa supernovoje. Branduolio kolapso supernovos yra masyvių žvaigždžių gyvenimo pabaigos. Jų metu išoriniai žvaigždės sluoksniai numetami didžiuliu greičiu tolyn, o žvaigždės centrinė dalis – branduolys – susitraukia į neutroninę žvaigždę arba juodąją skylę. Dabar, atrodo, pirmą kartą užfiksuotas tokio kompaktiško objekto signalas, praėjus vos kelioms dienoms po supernovos sprogimo. Sprogimas, kataloge numeruotas kaip AT2018cow (nieko bendra su karvėmis), aptiktas pernai birželį. Priešingai nei dauguma supernovų, kurių šviesis auga porą savaičių nuo sprogimo momento, šis maksimalų šviesį pasiekė vos per porą dienų. Ir tas šviesis buvo didesnis, nei bet kurios kitos žinomos supernovos. Dabar pristatyta stebėjimų analizė, paaiškinanti šių savybių kilmę. Praėjus maždaug dviem savaitėms po sprogimo, AT2018cow vietoje aptiktas ir labai energingų rentgeno spindulių šaltinis – tokių spindulių supernovos įprastai neskleidžia. Tolesnė spektro ir jo kitimo analizė parodė, kad energingų rentgeno spindulių šaltinis yra kompaktiškas objektas sprogimo centre. Greičiausiai tai yra neutroninė žvaigždė arba juodoji skylė, susiformavusi sprogimo metu ir dabar ryjanti dalį išmestos žvaigždės medžiagos. Tiesa, kol kas negalima atmesti ir hipotezės, kad rentgeno spinduliuotę skleidžia sprogimo centre esančios dujos, įkaitintos smūginės bangos, nulėkusios atgal iš plintančio žvaigždės apvalkalo centro link. Iš viso papildoma energija, išspinduliuota centrinio šaltinio per maždaug parą, prilygsta visai supernovos sprogimo energijai. Įprastose supernovose panašus centrinis šaltinis irgi turėtų egzistuoti, bet jo nematome dėl dviejų priežasčių: jis yra blausesnis ir geriau uždengtas, nei AT2018cow atveju. Pastarasis sprogimas buvo neįprastai nesimetriškas, todėl dalis dujų buvo nustumtos į centrą, kur galėjo skleisti energingą spinduliuotę krisdamos į kompaktišką objektą ar paveiktos smūginės bangos, o plintančiame apvalkale greitai atsirado daug skylių, per kurias centrinio šaltinio spinduliuotė galėjo sklisti į aplinką ir pasiekti mūsų teleskopus. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės vainiko pokyčiai. Spinduliuotę iš juodosios skylės prieigų daugiausiai skleidžia dvi struktūros – akrecinis diskas ir vainikas. Žvaigždinės masės juodųjų skylių spinduliuotė epizodiškai kinta: kartais dominuoja vainiko skleidžiami energingi rentgeno spinduliai, kartais – mažesnės energijos akrecinio disko fotonai. Supermasyvių juodųjų skylių spinduliuotė greičiausiai kinta analogiškai, tik pokyčių laiko skalės matuojamos dešimtimis tūkstančių metų, todėl jų gyvai stebėti negalime. Ilgą laiką diskutuojama, ar spinduliuotės pokytis įvyksta dėl juodosios skylės vainiko sumažėjimo, ar dėl akrecinio disko išsiplėtimo, ar dėl aviejų procesų sąveikos. Dabar pirmą kartą gauti įrodymai, jog pokytis vyksta dėl vainiko mažėjimo. Pernai kovą Tarptautinėje kosminėje stotyje įrengtas detektorius MAXI aptiko staigiai suaktyvėjusią juodąją skylę mūsų Galaktikoje, nutolusią maždaug trijų kiloparsekų atstumu nuo mūsų. Šis objektas, užregistruotas numeriu MAXI J1820+070, toliau buvo stebimas kitu TKS įrengtu instrumentu NICER. Jame aptiktas rentgeno spindulių uždelsimo reiškinys – energinga rentgeno spinduliuotė, sklindanti iš vainiko, kinta taip pat, kaip mažiau energinga disko spinduliuotė, tačiau atsilikdama keliomis milisekundėmis, kurių reikia disko fotonams pasiekti vainiko dujas ir nuo jų atsispindėti. Laikui bėgant delsimas vis mažėjo – tai rodo, kad mažėjo ir atstumas tarp akrecinio disko bei vainiko. Spektre taip pat buvo matoma rentgeno spindulių linija, kylanti dėl diske esančios jonizuotos geležies spinduliuotės. Jos savybės visą stebėjimų laikotarpį nekito – tai reiškia, kad akrecinio disko gabaritai nesikeitė. Vadinasi, bent jau šiame objekte spinduliuotės pokyčiai vyko dėl vainiko mažėjimo, o ne dėl akrecinio disko pokyčių. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Žvaigždėdaros įvairovė skirtingose galaktikose. Skirtingose galaktikose žvaigždės formuojasi nevienodu greičiu – vienose per metus gali užgimti tūkstančiai žvaigždžių, kitose – mažiau nei viena. Skirtumus nulemia dvi priežastys: nevienodas dujų kiekis galaktikose ir nevienodas dujų virtimo žvaigždėmis efektyvumas. Dujų kiekį galaktikose matuoti mokame jau kelis dešimtmečius, o štai efektyvumą tyrinėti yra sudėtinga, nes tam reikia aukštos erdvinės skyros duomenų. Dabar pristatyti detalių stebėjimų duomenys, atskleidžiantys žvaigždėdaros efektyvumo įvairovę 74 galaktikose. Duomenys surinkti ALMA teleskopu masyvu, esančiu Atakamos dykumoje Čilėje; šie teleskopai jautrūs maždaug milimetro ilgio bangoms, kurias skleidžia žvaigždėdaros regionai. Stebėjimais pasiekta 60-120 parsekų erdvinė skyra – daug geresnė, nei daugumos ankstesnių stebėjimų. Svarbiausias gautas rezultatas – dydis, vadinamas žvaigždėdaros efektyvumu per dinaminį laiką: jis parodo, kokia dalis dujų pavirsta žvaigždėmis per laiko tarpą, kurio reikia reikšmingiems dujų debesies struktūros pokyčiams. Paukščių Take šio dydžio vertė yra apie 2%. Nustatyta, kad kitose galaktikose ji varijuoja nuo 0,3% iki 2,6% ir yra tuo mažesnė, kuo didesnė stebima galaktika. Tiesa, priklausomybė nuo masės nėra nustatyta labai tvirtai, nes ypač mažose galaktikose pasireiškia selekcijos (parinkimo) efektai – žvaigždėdarą nagrinėti įmanoma tik tose mažose galaktikose, kuriose ji vyksta gana sparčiai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***