Nekoreguojami

Nekoreguojami

Nekoreguojami

2019. 09. 02

K.Zubovas „Konstanta 42“. Kąsnelis Visatos CCCXCVIII: Išmetimai

Kodėl asteroidas, kuris dar neseniai buvo raudonas, staiga tapo mėlynas? Pasirodo, jis nusipurtė dulkių sluoksnį. Purtosi ir galimai aptiktas egzomėnulis, tik jį krečia vulkaniniai išsiveržimai, išmetantys į aplinką daug natrio, panašiai kaip Jupiterio palydove Ijo. Pulsaras, išmesdamas stipresnį vėją, gali paryškinti aplink jį esantį ūką. Dar praeitos savaitės naujienose – James Webb teleskopas ir Mars 2020 marsaeigis, įdomios egzoplanetų orbitos, Galaktikos žvaigždėdaros istorijos nagrinėjimas ir kita. Gero skaitymo!

***

Surinktas James Webb teleskopas. Nors ir labai ilgai užtrunkanti, James Webb teleskopo gamyba po truputį stumiasi į priekį. Praeitą savaitę pirmą kartą sumontuotas visas teleskopas. Operacijos metu teleskopo pagrindinė dalis, susidedanti iš veidrodžių ir kitų optinių prietaisų bei detektorių, pakelta ir uždėta ant kitos dalies, susidedančios iš Saulės šviesą dengsiančio skydo bei teleskopo judėjimą valdysiančio erdvėlaivio. Kol kas jungtis buvo tik mechaninė, artimiausiu metu laukia elektrinių sistemų apjungimas ir bandymai. Tarp šių bandymų vienas svarbiausių yra skydo išskleidimas – jis susideda iš penkių dalių, kurios pakilimo metu bus kompaktiškai sulankstytos, o teleskopui dirbant saugos jį nuo Saulės spindulių, kurie gali ir pagadinti stebėjimų duomenis, ir pažeisti elektronines sistemas. Abi dalys jau anksčiau išbandytos pavieniui, taigi tikimasi, kad jokių didelių problemų per naujuosius bandymus nekils. James Webb teleskopo skrydis į kosmosą numatytas 2021 metais.

***

Mars 2020 zondo sraigtasparnis. Liko mažiau nei metai iki naujausios NASA Marso misijos – Mars 2020 – pradžios. Į Raudonąją planetą marsaeigis skris ne vienas – jis gabens ir sraigtasparnį, kurį praeitą savaitę įmontavo misijos rengėjai. Tai bus pirmasis skraidantis neraketinis aparatas kitoje planetoje. Sraigtasparnio masė yra vos 1,8 kilogramo, kad galėtų skraidyti retoje Marso atmosferoje. Sraigtasparnis neturės jokių mokslinių prietaisų, nes pagrindinis jo tikslas yra technologinis – išbandyti, ar apskritai įmanoma tyrinėti Marsą tokiu būdu. Prietaisas nebus paleistas iškart po nusileidimo; priešingai, Mars 2020 vežiosis jį su savimi, kol bus surasta tinkama vieta bandomiesiems skrydžiams. Jei autonominiai skrydžiai Marso sąlygomis bus sėkmingi, ateities misijose – ir Marse, ir kituose atmosferą turinčiuose kūnuose – galime dažniau tikėtis sraigtasparnių ar panašių įrenginių.

Dar viena Mars 2020 užduotis – surinkti Marso paviršiaus mėginių ir juos paruošti vėlesniam gabenimui į Žemę. Tiesa, kol kas nežinia, kaip jie bus parskraidinti. Apskritai mėginių pargabenimo misijos yra gana retos, o iš Marso to kol kas apskritai nebandyta padaryti. Šiuo metu labiausiai vystomas planas yra jungtinis Europos kosmoso agentūros (ESA) ir NASA projektas, kuris susidės iš ESA marsaeigio, rinksiančio mėginius, NASA pakilimo modulio, nugabensiančio juos į orbitą, ir ESA erdvėlaivio, parskraidinsiančio juos į Žemę. Marsaeigis galėtų surinkti ir Mars 2020 bei ESA misijos Rosalind Franklin paliktus mėginius. Kol kas misija yra tik pirminėse parengimo stadijose, bet gali būti, kad į kosmosą ji išskris jau 2026 metais. Plačiau apie mėginių pargabenimo misijų istoriją, pasiūlymus tą daryti Marse ir dabartinius planus skaitykite UniverseToday straipsnyje.

***

Spalvą keičiantis asteroidas. Dar 1988 metais atrastas asteroidas 6478 Gault atrodė visiškai neišskirtinis, kol šių metų pradžioje pastebėta, kad jis turi dvi uodegas, panašiai kaip kometa. Tačiau, priešingai nei kometa, ir asteroidas, ir jo uodegos sudarytos iš silikatų, taigi uolienų. Be to, asteroidas pastaruoju metu nepriskrido arčiau prie Saulės, taigi jos šviesa negalėjo sukelti staigių pokyčių. Dabar pristatyti stebėjimų duomenys, galimai paaiškinantys šį reiškinį – greičiausiai asteroidas tiesiog ėmė suktis labai greitai. Naujieji stebėjimai parodė, kad asteroidas pakeitė spalvą infraraudonųjų spindulių ruože – iš raudono (atspindinčio daug ilgų bangų) tapo mėlynu (atspindinčiu daug trumpų bangų). Tokį pokytį galėtų sukelti asteroido paviršių dengiančių dulkių išnykimas. Daugelio asteroidų paviršiuje yra plonas dulkių, paveiktų Saulės šviesos, sluoksnis. Šios dulkės yra daug raudonesnės, nei po jomis esančios uolienos, taigi net ir plono – mikrometrus siekiančio – paviršinio sluoksnio pranykimas gali labai pakeisti asteroido išvaizdą. Naujojo tyrimo autoriai teigia, kad būtent tai ir nutiko – asteroidas nusimetė paviršines dulkes, kurios, veikiamos Saulės šviesos slėgio, suformavo uodegas. Nusimesti dulkes asteroidui galėjo padėti greitas sukimasis – per milijardus metų ne visai tolygiai sugeriama tos pačios Saulės šviesa jį galėjo įsukti gana sparčiai, ir galimai dabar stebime momentą, kai asteroidas pradėjo suktis pakankamai greitai, jog jo paviršiuje išcentrinė jėga įveikia gravitaciją. Patikrinti šiai hipotezei reikėtų ilgesnių asteroido šviesio kitimo stebėjimų, kurie leistų nustatyti sukimosi periodą. Pastarasis turėtų būti maždaug dvi valandos ar trumpesnis, kad paaiškintų dulkių išmetimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Jupiteris. Šaltinis: NASA

Viena iš savybių, kuria garsus Jupiteris, yra didingos juostos, juosiančios planetą skirtingose platumose. Bet jos, pasirodo, yra tik paviršiniai dariniai – tęsiasi vos 3000 km gilyn. Dar giliau Jupiterio atmosfera tampa labai klampi dėl magnetinio lauko poveikio ir tampa panaši į medų. Tokioje terpėje nebesiformuoja dideli dujų srautai, juosiantys planetą.

***

Planetos orbita dvinarėje sistemoje. Apie pusę žvaigždžių Paukščių Take yra dvinarėse ar daugianarėse sistemose. Panašu, kad tai netrukdo planetų formavimuisi, nes maždaug pusė žinomų egzoplanetų irgi sukasi ne apie pavienes žvaigždes. Jei dvinarės sistemos žvaigždės yra arti viena kitos, stebint planetos tranzitą gali būti sudėtinga, o kartais ir neįmanoma, nustatyti, aplink kurią žvaigždę sukasi planeta, taip pat darosi sunku nustatyti ir kitus planetos parametrus. Dabar, pritaikius naują metodą, šias problemas pavyko išspręsti. Metodas vadinamas „dėmelių atvaizdavimu“ (angl. speckle imaging) ir remiasi daugybės labai trumpo išlaikymo nuotraukų darymu. Vienas išlaikymas trunka 60 milisekundžių, taigi per minutę padaroma tūkstantis nuotraukų. Jas apdorojant, galima visiškai eliminuoti atmosferos sukeliamą vaizdo išsklaidymą ir gauti daug ryškesnius astronominių objektų atvaizdus, tarsi darytume nuotraukas iš kosmoso. Metodas pritaikytas dvinarei žvaigždei Keplerio-13AB ir jos planetai Keplerio-13b. Jis leido nustatyti, kad planeta sukasi aplink pirmąją sistemos žvaigždę. Taip pat stebėjimai buvo daromi ir raudonų, ir mėlynų bangų ruože, ir paaiškėjo, kad planeta mėlyną žvaigždės šviesą uždengia dvigubai labiau, nei raudoną. Tą galima paaiškinti išplitusia planetos atmosfera. Taigi pavyko patikslinti ir planetos spindulį bei įrodyti, kad ji nėra rudoji nykštukė, o tik išsipūtęs karštasis jupiteris. Ateityje metodą bus galima pritaikyti kitoms planetoms prie dvinarių žvaigždžių tyrinėti, tai gerokai patikslinant informaciją apie jas. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomical Journal.

***

Labai elipsiška planetos orbita. Daugumos planetų – ir Saulės sistemoje, ir prie kitų žvaigždžių – orbitos yra daugmaž apskritiminės. Kai kurios egzoplanetos juda ištemptomis orbitomis, priartėdamos labai arti savo žvaigždžių. O dabar atrasta planeta, skriejanti labai didele ir labai ištempta orbita. Jei šią orbitą padėtume Saulės sistemoje, planeta kartais priartėtų prie žvaigždės arčiau, nei Asteroidų žiedas, o kartais nutoltų toliau nei Neptūnas. Planetos masė yra bent tris kartus didesnė nei Jupiterio, o jos sistemoje nerasta jokių kitų planetų, taigi nėra iki galo aišku, kaip planeta įgijo tokią keistą orbitą. Gali būti, kad ji sąveikavo su kita planeta ir išsviedė pastarąją lauk iš sistemos, bet tai – tik hipotezė. Ilgalaikiai egzoplanetų paieškų projektai leis atrasti ir daugiau panašių keistų planetų ir suprasti, kiek jos dažnos, o tai padės patikrinti planetų sistemų evoliucijos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vulkaniškai aktyvus egzomėnulis? Aptikti egzoplanetas sudėtinga, o jų palydovus – egzomėnulius – dar sudėtingiau, nes jie yra dar mažesni ir blausesni. Iš kitos pusės, mėnuliai, sąveikaudami su savo planetomis, gali sukelti iš toli pastebimų efektų. Vienas iš jų – natrio ir kalio atomai, dujinėje formoje lekiantys iš mėnulio į planetą. Taip galėtų nutikti, jei mėnulis yra labai vulkaniškai aktyvus, kaip Jupiterio palydovas Ijo, kurį planetos gravitacija nuolatos tampo ir gniuždo. Ištyrę įvairias egzoplanetas, kurių atmosferose aptikta natrio ar kalio, mokslininkai nustatė, kad dauguma jų galėtų išlaikyti uolinius palydovus stabiliose orbitose, nors pačios sukasi labai arti savo žvaigždžių. Vienos planetos, WASP 49b, duomenys idealiai atitinka modelį su aplink skriejančiu vulkanišku palydovu. Tuo tarpu modeliai be palydovo negali paaiškinti, kaip natrio dujos atsirastų taip aukštai planetos atmosferoje. Taigi nors šių rezultatų negalime laikyti egzomėnulių atradimais, jie nurodo, kur galima būtų jų ieškoti. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Gali būti, kad gyvybė planetose prie raudonųjų nykštukių yra fluorescuojanti – jų žvaigždės dažnai žybsi ultravioletinių spindulių diapazone, o gyvybė gali šią energiją sugerti ir pradėti švytėti regimaisiais ar infraraudonaisiais spinduliais. Tokią biofluorescenciją mes galėtume aptikti – apie tai savaitės filmuke pasakoja John Michael Godier:

***

Pulsaro ūko pašviesėjimas. Pulsarai – labai greitai besisukančios neutroninės žvaigždės – po truputį lėtėja, nes praranda sukimosi energiją. Šis procesas trunka milijardus metų, bet yra išmatuojamas. Kartais pastebima, kad pulsarų lėtėjimo sparta staigiai pasikeičia; kitaip tariant, pasikeičia pulsaro energijos netekimo sparta. Yra dvi hipotezės, kaip pulsaras netenka energijos: magnetinio dipolio spinduliuotė arba pulsaro vėjas. Pirmoji hipotezė teigia, kad pulsaras sukimosi energiją išspinduliuoja dėl magnetosferos judėjimo; antroji – kad pulsaro energiją išsineša elektringų dalelių vėjas. Nauji pulsaro PSR B0540-69 Didžiajame Magelano debesyje stebėjimai atskleidė, kad jis 2011 metais ėmė sparčiau lėtėti dėl antrojo mechanizmo – vėjo sustiprėjimo. Pulsarą gaubia pulsaro vėjo ūkas, sudarytas iš žvaigždės išpūstos ir sustumtos medžiagos. 2011-ųjų gruodį pulsaras ėmė lėtėti maždaug trečdaliu sparčiau, nei iki tol, bet jo paties šviesis nepakito. Šviesio pokytis dažnai aptinkamas kituose pulsaruose, kurie ima lėtėti sparčiau. Bet nauji stebėjimai parodė, kad ūkas per keletą metų paryškėjo maždaug trečdaliu. Taigi panašu, kad pulsaro sukimosi energijos praradimas nukeliavo į ūką, kaip ir prognozuoja lėtėjimo dėl vėjo modelis. Šis atradimas padeda geriau suprasti šių ekstremalių objektų evoliuciją ir apskritai magnetinio lauko poveikį astrofizikiniams reiškiniams. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Ilgai išliekantys žvaigždžių srautai. Visos žvaigždės formuojasi įvairaus dydžio grupėmis. Laikui bėgant, daugelis jų išsiskirsto kiekviena sau, o kai kurios lieka ilgaamžiuose spiečiuose. Spiečiai per milijardus metų irgi gali suirti, bet iki šiol nežinojome, kaip sparčiai vyksta pirminis žvaigždžių išsibarstymas. Dabar Gaia kosminio teleskopo duomenų analizė atskleidė, kad žvaigždžių srautai išlieka apie 300 milijonų metų. Maždaug kiloparseko spinduliu aplink Saulę esančių žvaigždžių padėtys ir judėjimo greičiai parodė daugybę struktūrų, į kurias jos telkiasi. Kai kurios struktūros yra jau žinomi spiečiai, tačiau dauguma anksčiau nebuvo aptiktos. Tarp pastarųjų taip pat yra spiečių, bet daugiausia tai yra pailgi srautai. Nagrinėjant juos sudarančių žvaigždžių amžių paaiškėja, kad pirmus 300 milijonų metų srautai plečiasi ir ilgėja, o paskui ima nykti, greičiausiai todėl, kad žvaigždės išsibarsto tiek, jog srautas tampa nebeišskiriamas iš bendro žvaigždžių fono. Kompaktiškų struktūrų – spiečių – skaičius su amžiumi auga, nes jų neišardo tie procesai, kurie sudarko srautus. Tolesnis srautų tyrinėjimas leis geriau suprasti Paukščių Tako žvaigždėdaros istoriją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pasislėpęs jaunas aktyvus branduolys. Kiekviena galaktika turėtų būti aktyvi apie 5-7% savo gyvenimo laiko. Tuos 5-7% sudaro daugybė įvairaus ilgio aktyvumo epizodų, kai centrinė supermasyvi juodoji skylė sparčiai ryja medžiagą. Kiekvienas aktyvumo epizodas palieka pėdsakus galaktikoje, kuriuos galima matyti ne vieną milijoną metų, tačiau kol kas neturime metodų, kurie leistų vienareikšmiškai identifikuoti tuos pėdsakus ar susieti juos su konkrečiais aktyvumo epizodais. Dabar didžiulėje radijo galaktikoje Mrk 1498 aptiktas labai jaunas aktyvus branduolys, o šis atradimas gali prisidėti prie geresnio supratimo apie daugybinių epizodų poveikį galaktikoms. Ši galaktika turi daugiau nei megaparseko ilgio radijo kevalus – didžiulius burbulus, pilnus karštų dujų, spinduliuojančių radijo diapazone, kuriuos išpūtė kadaise vykęs aktyvumo epizodas. Taip pat joje matomi septynių kiloparsekų dydžio fotojonizuotų dujų regionai – jas greičiausiai sužadino aktyvaus branduolio spinduliuotė. Bet paties branduolio centre nematyti. Iki šiol buvo iškeltos dvi hipotezės, kodėl taip yra: arba branduolys šiuo metu blėsta ir švyti labai blausiai, arba jį gaubia labai daug tankių dujų ir dulkių, kurios nepraleidžia ir ryškios šviesos. Naujieji stebėjimai parodė, kad branduolys egzistuoja ir kad jį gaubia dulkių apvalkalas. Bet tokie apvalkalai egzistuoja tik prie ką tik įsižiebusių aktyvių branduolių. Apie aktyvumo epizodo naujumą taip pat byloja ir radijo spinduliuotės spektras. Taigi panašu, kad šioje galaktikoje egzistuoja bent dviejų ankstesnių aktyvumo epizodų pėdsakai, o šiuo metu prasideda dar vienas epizodas. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždžių susijungimo šviesa. 2017 metais įvykęs neutroninių žvaigždžių susijungimas stebėtas gravitacinių ir elektromagnetinių bangų ruožuose, kaip gravitacinių bangų signalas GW 170817 ir gama spindulių žybsnis GRB 170817. Tokie žybsniai matomi ir ilgesnių bangų diapazone, o jų maksimalus šviesis siekia 1-10% supernovos šviesio; apskritai žybsnis dažnai vadinamas kilonova. GRB 170817 plataus spektro stebėjimai pradėti praėjus maždaug dvylikai valandų po signalo pradžios, taigi nebuvo aišku, kaip kilonova vystosi pirmosiomis valandomis. Dabar pristatyti seniau įvykusio žybsnio GRB 160821B stebėjimų duomenys, leidžiantys geriau suprasti jo pradžią. GRB 160821B pradėtas stebėti praėjus vos kelioms minutėms nuo aptikimo, o per maždaug dešimt dienų visiškai išblėso. Iš pradžių tokie rezultatai pasirodė keisti, nes teoriniai gama spindulių žybsnių modeliai prognozavo bent kelias savaites trunkantį vėlesnio švytėjimo ryškėjimą. Nauja stebėjimų analizė parodė, kad tokia šviesio evoliucija idealiai atitinka GRB 170817 evoliuciją, taigi tikėtina, kad abu įvykiai sukelti vienodų procesų – dviejų neutroninių žvaigždžių susijungimo. GRB 160821B metu atsiradęs masyvesnis kūnas greičiausiai yra magnetaras – ypatingai stipriai įmagnetinta neutroninė žvaigždė; tą rodo būtent ankstyvieji stebėjimų duomenys. GRB 170817 atveju negalime būti tikri, koks objektas susiformavo susijungimo metu, bet greičiausiai tai irgi yra neutroninė žvaigždė. Atradę ir ištyrę šiuos panašumus, mokslininkai tikisi pritaikyti žinias ieškodami daugiau kilonovų sprogimų ir taip išsiaiškinti, kaip jų savybės priklauso nuo besijungiančių žvaigždžių savybių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Konstanta 42 yra FTMC dirbančio astrofizikos mokslų daktaro Kastyčio Zubovo blogas apie Visatą, kuriame pristatomi įvairūs dalykai, susiję su fizika ir kitais mokslais. Taip pat kartais pasitaiko įrašų apie fantastiką, tolkinizmą, istoriją. Kodėl Konstanta 42? Tai yra atsakymas į visus gyvenimo klausimus.