Nekoreguojami

Nekoreguojami

Nekoreguojami

2019. 10. 15 -

K.Zubovas „Konstanta 42“. Kąsnelis Visatos CDIII: Progresas

Kosminiai tyrimai neįmanomi be nuolatinio technologijų progreso. Ar tai būtų nauji teleskopai, ar kitokie prietaisai, ar įvairi aptarinavimo infrastruktūra, programinė įranga ir taip toliau – viskas padeda mums vis geriau išsiaiškinti, kas ir kaip vyksta Visatoje. Praėjusios savaitės naujienose rasite kelis pranešimus apie technologinį progresą. Tai ir mašininio mokymosi algoritmas, skirtas egzoplanetų spinduliams nustatyti, ir palydovas, skirtas kitiems palydovams aptarnauti, ir SpaceX įgulos kapsulės Crew Dragon bandymų planas ir pirmųjų skrydžių planai. Kitose naujienose – aktyvios nykštukinės galaktikos ir aktyvi mūsų Galaktikos praeitis, pavogti kaimyninės galaktikos palydovai, Veneros praeitis, Saturno palydovai ir dar daug visko. Gero skaitymo!

***

SpaceX Crew Dragon progresas. 2014 metais NASA pažadėjo beveik septynis milijardus JAV dolerių dviem kompanijoms – SpaceX ir Boeing, – kad šios pagamintų žmones į kosmosą gabenti galintį erdvėlaivį. Originaliai buvo numatyta pirmuosius skrydžius atlikti dar 2017 metais, bet sumažintas finansavimas ir techninės problemos nulėmė, kad kol kas nei viena kompanija tikslo nepasiekė. SpaceX Crew Dragon šį pavasarį sėkmingai nuskrido į Tarptautinę kosminę stotį, bet be įgulos, o balandžio mėnesį bandymų metu susprogo. Šis įvykis dar pavėlino tikėtiną kapsulės paleidimą naudojimui. Apie tai prieš kelias savaites gana griežtai pasisakė NASA administratorius Jimas Bridenstine`as, komentuodamas kito SpaceX projekto – tarpplanetinio erdvėlaivio Starship – pristatymą. Bet praeitą savaitę, lankydamasis SpaceX bazėje Kalifornijoje, Bridenstine`as sušvelnino toną ir gyrė SpaceX progresą. Pagal naujausius SpaceX planus, Crew Dragon kapsulės bandymai turėtų būti baigti per dešimt savaičių, taigi dar šiemet. Tokiu atveju pirmieji kapsulės skrydžiai su įgula galėtų prasidėti jau sekančių metų pavasarį. Tai būtų pirmieji žmonių skrydžiai iš JAV teritorijos nuo 2011 metų, kai baigėsi Šatlų programa. Jei skrydžių pradžia nusikels iki 2020-ųjų rugsėjo ar vėliau, JAV reikės pirkti daugiau vietų astronautams Sojuz kapsulėse ir toliau skraidyti iš Baikonuro.

***

Palydovų aptarnavimo palydovas. Praeitą savaitę į kosmosą išskrido ir netrukus darbą pradės pirmasis palydovas, skirtas pratęsti kitų palydovų darbą. Viena iš priežasčių, kodėl palydovus tenka nurašyti, yra orbitos žemėjimas: nuolatiniai susidūrimai su tarpplanetinėmis dulkėmis bei iš Žemės atmosferos pabėgančiomis dalelėmis lėtina aparatą, todėl jis vis artėja prie Žemės. Tai ypač reikšminga žemoje orbitoje skraidantiems palydovams, bet veikia net ir skriejančius geosinchroninėje orbitoje 30 tūkstančių kilometrų virš Žemės paviršiaus. Kiekvienas palydovas turi kuro, kurį naudoja orbitos išlaikymui, bet kurui pasibaigus palydovą tenka nurašyti. Naujasis palydovas MEV-1 galės prisijungti prie geosinchroninėje orbitoje esančio ryšių palydovo, perimti jo valdymą ir pagreitinti jį. Be to, MEV-1 taip pat galėtų pakeisti palydovo orbitą – tada palydovas galės aptarnauti kitą Žemės dalį. Tokia galimybė padarys ryšių palydovus daug lankstenius. MEV-1 oficialiai galės dirbti 15 metų, nors misijos kūrėjai, kompanijos Space Logistic LLC atstovai, teigia, kad kuro jam užteks daug ilgesniam laikotarpiui. Per šį laikotarpį MEV-1 galėtų dirbti su keletu geosinchroninių palydovų – jis gali prisijungti prie daugiau nei 80% šiuo metu ten skraidančių aparatų. Pirmosios misijos metu ketinama praleisti penkerius metus prisijungus prie palydovo IntelSat-901; laikotarpio pabaigoje palydovas bus pakeltas į „kapinių orbitą“ keliais tūkstančiais kilometrų virš geosinchroninės, o MEV-1 keliaus jungtis prie kito taikinio. Artimiausiu metu darbą gali pradėti ir keli kiti palydovai, skirti kitų palydovų aptarnavimui – valdymui, kaip MEV-1, kuro bakų papildymui, remontui ir kitoms užduotims. Visi šie projektai turi dvejopą naudą: atpigina kosminės infrastruktūros plėtojimą ir sumažina kosminių šiukšlių, supančių mūsų planetą, skaičių.

***

Veneroje niekada nebuvo vandens? Šiuo metu Venera yra visiškai netinkama gyvybei – jos sausame paviršiuje temperatūra siekia 400 laipsnių, o atmosfera yra ypatingai toksiška ir korozyvi. Bet praeityje galėjo būti ir kitaip; manoma, kad tokios sąlygos Veneroje susidarė dėl vulkaninių išsiveržimų prieš 800 milijonų metų, o anksčiau planetos klimatas buvo daug švelnesnis. Kartais iškeliama hipotezė, kad tada Veneros paviršiuje galėjo būti ir skysto vandens telkinių. Viena iš planetos paviršiaus struktūrų, dažnai įvardijama kaip kadaise egzistavusio vandens įrodymas, yra Ovdos regionas netoli pusiaujo, kurį dengia sustingusios lavos tėkmės. Praeito amžiaus pabaigoje, sudarius pirmuosius Veneros paviršiaus žemėlapius (venerlapius?), remiantis radaro spindulių atspindžiais padaryta išvada, kad Ovdos regiono uolienos yra granitinės. Tokioms uolienoms formuotis reikia vandens, taigi jo planetoje kažkada galėjo būti. Bet nauja duomenų analizė ir geresnis supratimas apie lavos tėkmių savybes atskleidė, kad greičiausiai uolienos yra bazaltinės kilmės. Įtrūkimų ir įlinkių struktūra, žyminti lavos tekėjimo detales, yra daug panašesnė į bazaltinių lavų struktūrą. Tokią išvadą patvirtina ir regiono aukštis: jo kraštai yra aukštesni už vidurį, o granitinės lavos srautai pakraščiuose yra plonesni, nei centre. Bazaltinės uolienos formuojasi be vandens, taigi panašu, kad Venera net ir praeityje neturėjo didelių skysto vandens telkinių. Tyrimo rezultatai publikuojami Journal of Geophysical Research Planets.

***

Kaip nuskristi iš vienos planetos į kitą? Skrydis tiesia linija yra toli gražu ne geriausias variantas. Apie skrydžių trajektorijas žiūrėkite savaitės filmuke iš Sixty Symbols:

***

20 naujų Saturno palydovų. Didžiosios Saulės sistemos planetos turi daugybę palydovų: didieji susiformavo aplink jas buvusiuose diskuose, panašiai kaip planetos prie Saulės, o daugybė mažyčių uolienų buvo pagautos per milijardus metų. Ilgą laiką daugiausiai palydovų turinčia planeta buvo tituluojamas Jupiteris – aplink jį sukasi net 79 žinomi kūnai. Bet praeitą savaitę šį titulą paveržė Saturnas, kai paskelbta apie 20 naujų žieduotosios planetos palydovų. Dabar jis jų turi jau 82. Visi mėnuliai sukasi orbitomis, panašiomis į kai kurių jau anksčiau aptiktų mažų Saturno palydovų orbitas. Du palydovai priklauso Inuitų grupei, kurie aplink Saturną apskrieja per maždaug dvejus metus. Dar vienas – Galų grupei, kurie vieną ratą apsuka per pustrečių metų. Šie trys palydovai aplink planetą sukasi ta pačia kryptimi, kaip ir pati planeta bei didieji jos palydovai. Visi likę 17 naujųjų palydovų priklauso Šiauriečių grupei, kurie aplink Saturną apsisuka per trejus metus ir daugiau, o juda priešinga kryptimi, nei sukasi planeta. Kol kas palydovai neturi vardų, bet atradėjai tikisi tą pakeisti, padedami entuziastų iš viso pasaulio. Jie paskelbė palydovų vardų konkursą, kuris tęsis iki gruodžio 6 dienos. Tiesa, visi siūlomi vardai turi atitikti pavadinimų konvencijas – būti inuitų, galų ar šiauriečių (skandinavų) mitologijoje sutinkamų milžinų vardai.

***

Dirbtinis intelektas matuoja planetas. Egzoplanetos dažniausiai aptinkamos netiesioginiais būdais – išmatuojant jų gravitacijos poveikį žvaigždės judėjimui arba žvaigždės šviesos pritemdymą tranzito metu. Jei planeta aptinkama tik vienu iš dviejų būdų, mes žinome tik jos masę arba spindulį, bet ne abu dydžius. Aptikus tranzituojančią planetą, jos masę galima išmatuoti stebint žvaigždės judėjimą, bet jei planeta aptinkama matuojant žvaigždės greitį, tai nebūtinai reiškia, kad matysime ir planetos tranzitus, todėl išmatuoti jos spindulį tampa praktiškai neįmanoma. Dabar grupė mokslininkų paskelbė sukūrę algoritmą, galinti numatyti planetos spindulį, žinant jos masę ir galbūt kitus parametrus. Tam jie panaudojo mašininio mokymosi algoritmą, vadinamą atsitiktiniu mišku: planetos spindulio prognozę pateikė daugybė tarpusavyje nesusijusių pasirinkimo medžių, o jų rezultatų vidurkis paimamas kaip galutinis rezultatas. Sukurtas algoritmas apmokytas naudojantis planetomis, kurių ir spindulys, ir masė yra žinomi. Dalis šio duomenų rinkinio nebuvo naudota apmokymui, o tik algoritmo patikrinimui – taip paaiškėjo, kad algoritmas spindulius prognozuoja daug realistiškiau, nei ankstesni kitokie bandymai. Ypač svarbu tai, kad algoritmas prognozuoja tokios pat masės planetų spindulių sklaidą, kuri yra panaši į realiai stebimą, tuo tarpu kiti algoritmai prognozuoja daug vienodesnius spindulius kiekvienai masei. Ateityje autoriai ketina patobulinti algoritmą, įtraukdami kitus žinomus planetos parametrus, pavyzdžiui tikėtiną paviršiaus temperatūrą arba žvaigždės cheminę sudėtį. Kol kas algoritmas tinka tik statistinei analizei ir negali patikimai prognozuoti pavienių planetų dydžių, bet patobulinus galbūt pajėgs daryti ir tai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Sparčiai kintanti plazmos spinduliuotė. Įkaitusi medžiaga prie juodosios skylės, veikiama magnetinio lauko, gravitacijos ir termodinaminių procesų, skleidžia labai sparčiai kintančią spinduliuotę. Dabar pirmą kartą ši spinduliuotė nufilmuota 100 kadrų per sekundę sparta. Dvinarėje sistemoje MAXI J1820+070, atrastoje prieš keletą metų, prieš metus įvyko žybsnis – spinduliuotė stipriai paryškėjo. Nors padidėjo ir regimoji, ir rentgeno spinduliuotė, aukštos raiškos stebėjimai atskleidė antikoreliaciją: kai paryškėja rentgeno spinduliuotė, susilpnėja regimoji, ir atvirkščiai. Pokyčiai vyksta net ir trumpiausiais užfiksuotais, t. y. 10 milisekundžių, laiko intervalais. Taip pat nustatyta, kad regimoji spinduliuotė reikšmingai sustiprėja praėjus maždaug 165 milisekundėms po rentgeno spinuliuotės sustiprėjimo; panašus uždelsimas jau anksčiau buvo aptiktas dviejose kitose sistemose, bet neištirtas taip detaliai. Šie duomenys leidžia spręsti, kad plazmos spinduliuotė sklinda iš pačių juodosios skylės prieigų, mažesnio nei 50 tūkstančių kilometrų atstumo nuo įvykių horizonto. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktikos centro suaktyvėjimas praeityje. Šiuo metu mūsų Galaktikos centre esanti juodoji skylė Šaulio A* yra visiškai neaktyvi – prie jos yra nedaug dujų, o ir pastarosios į centrą krenta labai lėtai. Bet praeityje situacija buvo kitokia; žinomas ne vienas praeities Galaktikos aktyvumo pėdsakas. Vienas iš šių pėdsakų yra ryški spinduliuotė, kurią skleidžia jonizuotos dujos Magelano sraute – ilgoje dujų juostoje, juosiančioje pusę Galaktikos ir besidriekiančioje nuo palydovinių Magelano debesų. Dabar pristatytas naujas tyrimas, detaliau nei bet kada anksčiau paaiškinantis spinduliuotės kilmę ir amžių. Siūlomas modelis yra gana paprastas: prieš 2,5-4,5 milijono metų Šaulio A* kuriam laikui tapo aktyviu galaktikos branduoliu – į ją ėmė sparčiai kristi dujos, kurių spinduliuotė nušvietė viską aplink. Galaktikos plokštumoje spinduliuotė toli nenukeliavo, nes ją sugėrė palyginus tankios dujos. Tačiau išilgai Galaktikos ašies spinduliuotės poveikis buvo juntamas net už Galaktikos ribų. Magelano srautas eina kaip tik virš pietinio Galaktikos poliaus – aplink jį esanti srauto dalis buvo apšviesta labai stipriai. Intensyvi energinga Šaulio A* spinduliuotė jonizavo dujas srauto dalyje, ir jos ėmė pačios šviesti daug ryškiau, nei nepaveiktos srauto dujos. Pakito ir spinduliuotės spektras – jame atsirado charakteringa spinduliuotė, žyminti stipriai jonizuotų dujų egzistavimą. Tokių dujų niekaip negalėtų sukurti žvaigždžių spinduliuotė – ji tiesiog nepakankamai energinga. Būtent tokios spinduliuotės egzistavimas yra tvirčiausias įrodymas, kad Magelano srautą apšvietė aktyvus branduolys. Epizodas truko palyginus neilgai – mažiau nei milijoną metų, – o vėliau branduolys išblėso. Nuo tada jonizuotos dujos sraute po truputį vėsta ir rekombinuoja – prisijungia laisvus elektronus, – bet šis procesas dar nesibaigė, ir tebematome charakteringą jų spinduliuotę. Apskaičiuotas laiko tarpas nuo žybsnio yra panašus į tikėtiną žybsnio, sukūrusio du didžiulius Fermi burbulus abipus Galaktikos plokštumos, amžių, taigi gali būti, kad abu pėdsakus paliko tas pats įvykis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Pavogti kaimyninės galaktikos palydovai. Šiandieninė kosminių struktūrų formavimosi teorija teigia, kad kiekvieną galaktiką turėtų supti palydovai – tamsiosios materijos halai bei juose susiformavusios galaktikos. Paukščių Takas turi bent kelias dešimtis palydovų; mažesnės galaktikos jų turi mažiau, bet taip pat turėtų turėti. Didžiausia Paukščių Tako palydovinė galaktika, Didysis Magelano debesis, ne išimtis, bet iki šiol buvo žinomas tik vienas jo palydovas – Mažasis Magelano debesis. Dabar pristatyti skaitmeniniai modeliai, rodantys, kad neseniai atrastos Kilio bei Krosnies ir dar keturios ultra-blausios nykštukinės galaktikos kadaise buvo Didžiojo Magelano debesies palydovės. Šios galaktikos yra palyginus netoli Didžiojo Magelano debesies, bet tai dar neįrodo jų sąsajų. Skaitmeniniu modeliu parodyta, kaip vystosi palydovinių galaktikų populiacija, motininei galaktiktai krentant į didesnės kaimynės gravitacinį potencialą. Nustatyta, kad didesnioji galaktika – Paukščių Takas – atplėšia palydoves, o jų greičiai ir padėtys gerai atitinka stebimų šalia Didžiojo Magelano debesies esančių galaktikų savybes. Taip pat modelis prognozuoja, kad Didysis Magelano debesis turėjo turėti 5-10 palydovinių galaktikų; šis skaičius puikiai dera su septyniomis atrastomis. Taip pat stebėjimus atitinka ir regimosios bei tamsiosios materijos santykiai modelinėse palydovinėse galaktikose bei mažas ultra-blausių palydovių tankis. Paukščių Tako palydovės neturėtų būti tokios retos, nes jas veikia silpnesnės potvyninės jėgos, nei gerokai arčiau prie Didžiojo Magelano debesies esančias jo palydoves. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Termobranduolinių supernovų blėsimo sulėtėjimas. Žvaigždžių sprogimai supernovos yra kelių rūšių. Viena iš jų – Ia tipo arba termobranduolinė supernova – įvyksta, kai žvaigždės liekana baltoji nykštukė užauga iki didesnės nei 1,4 Saulės masės. Išaugti ji gali rydama kompanionės medžiagą dvinarėje sistemoje arba susijungdama su kita baltąja nykštuke. Abiem atvejais rezultatas yra toks pat: nykštukėje prasideda nevaldomos termobranduolinės reakcijos, kurių metu žvaigždė ištaškoma į gabalus. Susidariusi supernovos liekana ilgą laiką šviečia, nes energiją jai teikia radioaktyvaus nikelio skilimas; pastarojo elemento daug susiformuoja termobranduolinių reakcijų metu. Nikelio vis mažėja, skilimai retėja, todėl liekana blėsta. Dabar nustatyta, kad praėjus 150 dienų po sprogimo, Ia tipo supernovų liekanos nustoja blėsti maždaug metams. Tokia pauzė yra daug ilgesnė, nei kito, IIP tipo, supernovų liekanose, kurios irgi nustoja blėsti, bet tik maždaug 100 dienų. Kol kas neaišku, kas nulemia tokį šviesio evoliucijos pokytį. Pokytis užfiksuotas stebint infraraudonąją supernovos spinduliuotę; gali būti, kad jos silpnėjimą kompensuoja ultravioletiniai fotonai, sugeriami liekanos kraštuose ir išspinduliuojami kaip infraraudonieji. Šis atradimas parodo, kad Ia tipo supernovas reikėtų stebėti ilgą laiką, norint pilnai suprasti jose vykstančius procesus. Tai yra labai svarbus, nes šios supernovos naudojamos matuoti kosminiams atstumams, kadangi jų visų didžiausias šviesumas yra labai panašus. Geriau suprasdami šviesą kuriančius procesus, geriau suvoksime ir variacijas tarp pavienių supernovų, o tai leis tiksliau nustatyti atstumus iki jų. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Galaktika NGC 7714. Šaltinis: NASA, ESA, Hubble Legacy Archive, Rudy Pohl

Galaktikų susidūrimai ir artimi prasilenkimai sujaukia jas, paskatina žvaigždžių formavimąsi, o kai kurias žvaigždes ir dujas išmeta lauk. Čia matome tokių efektų pavyzdį. Manoma, kad NGC 7714 neseniai (kosminiais mastais) susidūrė su kita, mažesne galaktika; pastaroji praskrido tiesiai pro didesniosios centrą ir nulėkė tolyn. Dabar ji nutolusi tiek, kad netelpa į šį kadrą. O NGC 7714 pradėjo sparčiai formuoti žvaigždes (jaunos žvaigždės matomos kaip mėlyni taškai ar regionai) bei išmetė dalį senų žvaigždžių (geltonas žiedas). Per kelis milijardus metų galaktika turėtų nurimti ir nusistovėti.

***

Aktyvūs branduoliai nykštukinėse galaktikose. Supermasyvios juodosios skylės, sparčiai ryjančios dujas, vadinamos aktyviais galaktikų branduoliais. Įprastai jos tyrinėjamos kaip didelių galaktikų evoliucijos komponentas – čia jos sukuria stiprias tėkmes ir gali išpūsti daugybę dujų lauk iš galaktikos. Bet naujame tyrime parodyta, kad panašus procesas veikia ir nykštukinėse galaktikose. Išanalizavę 50 nykštukinių galaktikų, tyrėjai net trylikoje jų aptiko energingas tėkmes, kurių greitis siekia iki 2000 kilometrų per sekundę. Toks greitis yra daug didesnis nei pabėgimo greitis iš nykštukinės galaktikos, taigi tėkmės šalina dujas iš galaktikų. Medžiagos pernašos sparta gerokai viršija žvaigždžių formavimosi spartą tose galaktikose, taigi vien žvaigždės jos sukurti nėra pajėgios. Maža to, galaktikose su tėkmėmis žvaigždžių formavimasis yra lėtesnis, nei galaktikose be tėkmių, kitaip tariant, tėkmės stabdo žvaigždėdarą, panašiai kaip ir didelėse galaktikose. Tai yra pirmas kartas, kai aktyvių branduolių kuriamos tėkmės užfiksuotos nykštukinėse galaktikose. Gana didelis jų dažnumas – 26% visų galaktikų – rodo, kad tokios tėkmės yra reikšminga ne tik didelių, bet ir nykštukinių galaktikų evoliucijos komponentė. 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.