Vakar vienas pažįstamas užrodė įdomią naujieną. Kadangi ji truputį susijusi su kosmologija, truputį – su astronominių tyrimų nauda visuomenei, ir šiaip įdomiai skamba, tai parašysiu šiokį tokį pristatymą ir komentarą. Naujiena, trumpai tariant, yra tokia – pora astronomų pasiūlė būdą, kaip paaiškinti kai kuriuos žmonių bendruomenes nusakančius dėsnius, remdamiesi kosmologiniais struktūrų augimo modeliais. Jau įdomu? Aha, man irgi.

Aptariami dėsniai yra tiesiog empiriniai sąryšiai, bendrai dar vadinami Zifo dėsniu (ar dėsniais; Zipf law). Zifo dėsnis paprasčiausiai teigia, kad daugelio socialinių sistemų narių pasiskirstymas gali būti aprašytas laipsninėmis funkcijomis (t.y. tokiomis, kur , o laipsnio rodiklis paprastai yra neigiamas). Konkrečiu atveju nagrinėjami du tokie sąryšiai – miestų dydžių pasiskirstymas ir tikimybė, kad du žmonės yra draugai. Yra žinoma, kad miestų dydžiai pasiskirstę laipsnine funkcija, kurios rodiklis lygus -2; truputį pervertus kitaip, tas pasiskirstymas reiškia, kad jei kažkokioje teritorijoje didžiausio miesto populiacija yra N, tai antro didžiausio bus N/2, trečio – N/3, ketvirto – N/4 ir taip toliau. Pažiūrėjęs į Lietuvos miestų gyventojų statistiką matau, kad duomenys ne visai atitinka šitą seką, bet yra gana panašūs (grubiai vertinant, turėtų būti 600 tūkst. gyventojų Vilniuje, 300 tūkst. Kaune, 200 tūkst. Klaipėdoje, 150 tūkst. Šiauliuose ir t.t.). Su draugyste įdomus reiškinys yra toks, kad tikimybė, jog žmogus A susidraugaus su žmogumi B, yra atvirkščiai proporcinga skaičiui žmonių, kurie gyvena arčiau A, nei žmogus B.

Galaktikų spiečius.

Ir kur čia gali padėti kosmologija? Ji padeda atsakyti į klausimą, kaip tokie dėsniai – laipsninės funkcijos – atsiranda. Dviejų astronomų teigimu, abu šiuos ir kai kuriuos kitus dėsnius paaiškinti galima pritaikius labai paprastą žmonių tankio pasiskirstymo modelį Žemės paviršiuje. Visiems aišku, kad žmonių tankis ne visur vienodas – dykumose galima keliauti kilometrus nesutinkant nei gyvos dvasios, o didmiesčiuose žmonės sunkiai telpa vieni prie kitų. Bet kaip šitai aprašyti? Astronomų teigimu, šiuos pasiskirstymo netolygumus galima išreikšti kaip įvairių periodinių (atsikartojančių tam tikru masteliu) svyravimų sumą. Tie svyravimai gali būti įvairių dydžių (pavyzdžiui, kilometrų masteliu tankio svyravimai yra mažesni, nei šimtų kilometrų masteliu), bet teigiama, kad jų sumos evoliucija primena difuziją (procesą, kai medžiaga iš tankesnės aplinkos po truputį pereina į retesnę). Tokiu atveju gaunamas rezultatas, kad nepriklausomai nuo pradinių sąlygų (pradinio žmonių pasiskirstymo), žmonės per tam tikrą laiko tarpą – difuzijos laiko skalę – išsiskirstys gyventi taip, jog tankio svyravimų konkrečiu masteliu amplitudė bus proporcinga tam masteliui; matematiškai tai būtų užrašoma , kur yra svyravimų galia (proporcinga amplitudės kvadratui), o – dydis, atvirkščiai proporcingas pačiam masteliui (dabar nesileisiu į detales, kodėl užrašymas būtent toks, tiesiog jis yra patogesnis skaičiavimams).

Štai čia ir yra pagrindinis straipsnio rezultatas. Tolesnis miestų dydžių išvedimas, draugų suradimas ir netgi epidemijų plitimas yra tik nesudėtingos (konceptualiai; matematiniai išvedimai gana painūs) išvados. Nesu tikras, ar tas rezultatas yra labai teisingas – gali būti, kad naudojami argumentai jam pasiekti pernelyg supaprastina žmoniją veikiančius socialinius procesus. Tačiau gaunami rezultatai stebėjimus atitinka visai neblogai, taigi gali būti, kad tiesos tokiame aiškinime yra.

Europos miestų naktinė pašvaistė.

Bet aš vis dar nepaaiškinau, kurgi čia kosmologija. Kosmologija yra ne kokioje nors taikomoje fizikoje, bet matematiniame aparate ir konceptualiame problemos įvardijime. Matematinis aparatas – tai tas pats tankių pasiskirstymo išreiškimas periodinių svyravimų suma, kitaip tariant galios spektro gavimas. Tokia analizė labai dažnai naudojama kosmologijoje, analizuojant pavyzdžiui kosminės foninės mikrobangų spinduliuotės netolygumus arba galaktikų spiečių sandarą. Dar vienas matematinis įrankis – Press-Schechter formalizmas, naudojamas kosmologijoje, siekiant nustatyti gravitaciškai surištų sistemų (pvz. galaktikų ar jų spiečių) skaičių ir dydžių pasiskirstymą, žinant tankio svyravimų pasiskirstymą. Čia jis panaudojamas siekiant iš žmonių tankio pasiskirstymo gauti miestų dydžių pasiskirstymą. Konceptualus problemos išreiškimas pasireiškia tuo, kad kuriamos analogijos tarp žmonių gyvenamųjų vietų išsidėstymo ir medžiagos pasiskirstymo netolygumų ankstyvojoje Visatoje bei tarp miestų ir gravitaciškai surištų struktūrų.

Toks „požiūris iš šalies“ man atrodo labai geras ir sveikintinas dalykas, ypač jei jis tikrai, kaip čia, padeda paaiškinti anksčiau neišaiškintus dėsnius. Visgi reikėtų per daug nesureikšminti tos „kosmologijos socialiniuose moksluose“. Kosmologija, kaip sakiau, čia duoda tik konceptualiai kitokį požiūrį ir matematinį aparatą. Nei vienas, nei kitas nėra unikalūs kosmologiniai dalykai – laipsnines funkcijas atitinkančias sistemas nagrinėja įvairios mokslo sritys, o visokie galios spektrai taip pat nagrinėjami daug kur. Laipsninės funkcijos pasireiškia daugybėje sistemų; paprastai jos yra laikomos sistemos savireguliacijos požymiu. Pavyzdžiui, ugnikalnių išsiveržimai ir Žemės drebėjimai, asteroidų dydžiai, gyvūnų grupių dydžiai ir taip toliau – visa tai galima aprašyti laipsninėmis funkcijomis.

Tai toks trumpas darbo pristatymas ir komentaras. Pristatomą darbą rasite arXiv‘e.

Laiqualasse

Žvalgydamasis po praėjusios savaitės naujienas, radau kaip visada visko po truputį – ir raketų, ir kometų, ir žvaigždžių, ir galaktikų. Tai apie viską iš eilės, kaip įprasta, ir papasakosiu.

***

Ledo krateris. Kai randamas krateris ar panaši įduba, kartais būna sudėtinga nustatyti, ar jis atsirado dėl meteorito smūgio, ar dėl vietinių procesų. Štai dabar panašios diskusijos vyksta apie visai neseniai Antarktidoje aptiktą apskritą įdubą lede. Pirmosiose hipotezėse buvo kalbama apie meteorito smūgį prieš 25-erius metus (toks tikrai buvo užfiksuotas), bet vėliau lyg ir nustatyta, kad įduba yra senesnė. Dabar pasiūlyta hipotezė, kad įduba yra ne krateris, o įgriuva, susiformavusi, kai po ledu atsirado ir sugriuvo ertmė. Bet gal net įdomesnis šitos diskusijos aspektas yra jos greitis – įduba atrasta vos prieš tris savaites, o rimtų hipotezių iškelta jau ne viena. To priežastis – socialiniai tinklai, per kuriuos informacija ir apsikeitimas idėjomis vyksta žymiai sparčiau, nei tradiciniais metodais.

***

Gražėjanti kometa. Kol Mėnulis jaunas, paskubėkite pasigrožėti kometa Lovejoy, kuri šiomis naktimis matoma žymiai aiškiau. Ieškoti jos reikėtų Andromedos žvaigždyne, skrendančios Kasiopėjos link.

***

Saulė teka. ©NASA, Terry Virts

Keletas nuotraukų, darytų iš Tarptautinės kosminės stoties. Graži ta Žemė iš viršaus...

***

Raketų naujienos. SpaceX jau eiliniu skrydžiu iškėlė į orbitą dar vieną palydovą – kosminių orų stebėjimams skirtą DSCOVR. Atsiskyręs nuo Falcon 9 raketos, palydovas iškeliavo į pirmąjį Saulės-Žemės sistemos Lagranžo tašką, kuriame skriedamas stebės Saulę ir fiksuos aplinkos savybių pasikeitimus.

Ar esate kada matę į dangų kylančią besisukančią lazdą? Toks įtaisas, mėgstamas pirotechnikų, vadinasi džirandola (iš itališko žodžio, reiškiančio sūkurį), o jo skrydis atrodo šitaip. Gal ir ne kosminė raketa, bet vis tiek įdomus dalykas.

Dar vienas būdas iškelti palydovus į orbitą būtų skraidinti juos specialiai pritaikytais lėktuvais. Tiksliau sakant – naikintuvais. Tokį planą vysto JAV gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra (DARPA). Projekto tikslas dvejopas: ir sumažinti nedidelių (iki 50 kg masės) palydovų iškėlimo į orbitą kainą iki milijono JAV dolerių nuo dabartinės, kuri siekia 66 tūkst. JAV dolerių vienam krovinio kilogramui, ir pagreitinti iškėlimo procesą, kad palydovus paleisti būtų galima per parą nuo tada, kai prireikia.

Praeitą savaitę dalinausi iliustracija, kurioje pavaizduotos visos kada nors skraidžiusios raketos-nešėjos. Dabar jūsų dėmesiui – kita iliustracija, kurioje įtrauktos ir šiuo metu kuriamos raketos.

***

Mirti Marse? SpaceX vadovas Ilonas Maskas (Elon Musk) yra pasakęs, kad norėtų mirti Marse, tik ne nusileidimo metu. Kompanija Mars One ketina grupei žmonių suteikti tokią galimybę. Šiuo metu iš 200 tūkstančių kandidatų atrinkti 663, o keturi iš jų 2018-aisiais turėtų išskristi į Raudonąją planetą. Čia rasite interviu su trimis iš jų.

Marsas yra toliau nuo Saulės, nei Žemė, ir beveik neturi atmosferos. Taigi turbūt nenuostabu, kad vidutinė Marso temperatūra yra žemesnė, nei Žemėje. Tačiau būna tokių dienų, kai temperatūra Marse yra aukštesnė, nei daugelyje Žemės vietų. Prieš keletą savaičių apie tai nemažai buvo kalbama Amerikoje, kur šiuo metu siaučia gana šalta žiema. Apie Marso temperatūros svyravimus paskaityti galite čia.

Ir apskritai Marsas yra gana įdomi vieta – turi vandens, turi įvairiausių paviršiaus struktūrų, du mėnulius, metano atmosferoje... Nekeista, kad ten skrenda dauguma kosminių misijų ir kad žmonės būtent į Marsą labiausiai veržiasi. Plačiau apie šituos įdomius faktus – čia.

***

Artimi asteroidai. Pastaruoju metu vis daugiau kalbama apie misijas į asteroidus. Patogiausia, aišku, nuskristi į tuos asteroidus, kurie ir taip yra šalia – vadinamuosius Artimus Žemei objektus (Near-Earth objects, arba tiesiog NEOs). Jie dar skirstomi į keturias rūšis: Amorus, Apolonus, Atenus ir Atiras (pavadinimai duoti pagal kiekvienos grupės tipinį asteroidą). Apolonų ir Atenų orbitos kerta Žemės orbitą, taigi jie gali būti pavojingi mūsų planetai. NEO sąrašas vis pildomas, atrandant vis naujų asteroidų. Dalis iš jų yra pažymimi kaip „pasiekiami žmonių ekspedicijoms“, tam yra vertinamas asteroido dydis ir orbitas. Tokių asteroidų dabar yra jau beveik pusantro tūkstančio – nuo 2010-ųjų jų skaičius daugiau nei padvigubėjo.

***

Kometa garuoja. Artėdama prie Saulės, kometa 67P vis sparčiau svaidosi medžiagos čiurkšlėmis. Nuotraukose, darytose sausio 31-ą ir vasario 3-ą dienomis, matyti, kaip tos čiurkšlės vis ryškėja. Toliau procesai tik dar spartės. Gali būti net ir taip, kad kometa skils per pusę ties „kaklu“, nors tokio irimo požymių bent kol kas dar neaptikta.

***

Egzoplanetų istorija. Iki 1990-ųjų jų buvo devynios. Dabar – beveik du tūkstančiai. Apie ką kalbu? Ogi apie patvirtintas planetas. Prieš pustrečio dešimtmečio žinojome tik apie devynias planetas Saulės sistemoje. Dabar Saulės sistemoje yra aštuonios planetos ir keletas nykštukinių, tačiau egzoplanetų pastaraisiais metais atrandama daugybė viena už kitą įdomesnių. Čia rasite animuotą diagramą, kurioje parodyta, kaip kito žinomų egzoplanetų skaičius ir jų savybės: masė, orbitinis periodas (planetos metų trukmė) ir spindulys. Dar ten sužymėti ir metodai, kuriais planetos aptiktos. Atkreipkite dėmesį, kaip pildosi diagrama – pirmiausiai aptinkamos masyviausios planetos, ir tik dabar priartėjama prie Žemės masių; tranzitų metodu aptinkamos planetos pradedant nuo arčiausiai žvaigždės esančių; ir taip toliau.

***

Supernovinis šokis. Ia tipo supernovos yra labai svarbūs reiškiniai kosmologiniams stebėjimams, mat jos visada yra beveik vienodo šviesumo, todėl aptikus galaktikoje tokią supernovą, galima nustatyti ir atstumą iki galaktikos. Taigi labai svarbu ir suprasti, kaip šios supernovos formuojasi. Viename iš modelių supernova įvyksta, kai susijungia dvi baltosios nykštukės, kurių bendra masė viršija 1,4 Saulės masės. Ši riba, vadinama Čandrasekaro riba (Chandrasekhar limit), yra maksimali masė, kurią turinti baltoji nykštukė gali būti stabili. Po susiliejimo susidariusi masyvesnė žvaigždė yra nestabili ir sprogsta supernova. Dabar aptiktas kol kas tvirčiausias įrodymas, kad toks modelis gali tikrai veikti: dvinarė sistema, sudaryta iš dviejų baltųjų nykštukių, kurių bendra masė yra 1,76 Saulės masės, o orbitos periodas – vos 4,2 valandos. Per 700 milijonų metų šios žvaigždės turėtų susijungti į vieną ir sprogti supernova. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Pabėgančios žvaigždės. Yra žinomos kelios dešimtys žvaigždžių, kurios juda labai dideliais greičiais – tokiais dideliais, kad ateityje paliks Paukščių Taką. Žvaigždžių kilmė aiškinama dviem pagrindiniais modeliais: arba jos yra supermasyvios juodosios skylės išardytų dvinarių žvaigždžių liekanos (dvinarė žvaigždė, priartėjusi prie juodosios skylės, pasidalina; viena žvaigždė lieka pririšta prie masyviojo kūno, o kita išlekia lauk), arba jas sukūrė dvinarę žvaigždę išardęs vienos narės sprogimas supernova. Dabar pasiūlytas modelis, pagal kurį būtent supernovomis galima paaiškinti mažų ypatingai didelio greičio (net ir tarp šių hipergreitųjų žvaigždžių žiūrint) žvaigždžių atsiradimą. Pagal šį modelį, tokios žvaigždės kyla, kai supernova sprogsta labai artimoje dvinarėje sistemoje. Žinomos dvinarių žvaigždžių ir supernovų sprogimų savybės yra tinkamos, kad po sprogimo likusi viena žvaigždė nulėktų net tūkstantį km/s viršijančiu greičiu. Tuo tarpu masyvesnės žvaigždės, net ir pabėgančios iš galaktikos, juda lėčiau – tą lengviau paaiškinti supermasyvios juodosios skylės poveikiu. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kodėl galaktikos sukasi? Paukščių Takas yra diskinė spiralinė galaktika – ji turi plokščią žvaigždžių ir dujų struktūrą diską, kuris sukasi maždaug 200-300 km/s greičiu (skirtingose vietose ir greitis skirtingas). Daugelis galaktikų yra panašios, jų diskai taip pat sukasi įvairiais greičiais. Kitos galaktikos yra elipsinės, kurios sukasi žymiai lėčiau. Bet viskas vis tiek sukasi. Kodėl? Trumpas atsakymas būtų „dėl judesio kiekio momento tvermės dėsnio“, paprastesnis – „nes jei kas nors pradeda suktis, tai negali sustoti“, o ilgesnis – čia.

***

Pabaigoje – net du filmukai, nes abu kalba apie labai panašius dalykus. Pirmasis – apie tai, kur įvyko Didysis sprogimas:

Antrasis – apie tai, kaip greitai plečiasi Visata:

***

Štai ir visos praėjusios savaitės naujienos. Ačiū, kad skaitote, o dar smagiau yra sulaukti klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Keista, bet tarp praėjusios savaitės naujienų neradau nieko apie kosminius skrydžius. Matyt viskas vyksta sėkmingai ir rutiniškai, todėl nėra ko pranešti. Bet kitokių naujienų – visai nemažai: ir žvaigždė atrasta, kuri kažkada Saulės sistemoje lankėsi; ir Plutono palydovai pamatyti; ir šiaip visokių pamąstymų apie bendravimą su nežemišku protu. Taigi visi šitie, ir kiti, įdomūs dalykai – po kirpsniuku.

***

Pradžioje, neįprastai, – filmukas. Apie astronautų gyvenimą orbitoje ir nesvarumo būseną. Ir tai, ar nesvarumas reiškia, kad nėra gravitacijos :)

***

Planetų įdomybės. Dažnai Kąsnelyje rašau apie įvairius įdomius dalykus, aptiktus Saulės sistemos planetose. Kartais visai naudinga yra pasižiūrėti į tokių įdomybių apžvalgas. Štai MESSENGER zondas per septynerius metus, praleistus prie Merkurijaus, atskleidė labai daug naujo. Sužinojome, kad Merkurijuje yra vandens ledo ir organinių junginių, kad ledas yra gana jaunas, kad planeta turi menkutę atmosferą ir magnetinį lauką, kuris yra labai nesimetriškas, bet elgiasi panašiai į Žemės.

Panašiai yra ir su Venera. Venus Express zondas aplink ją skraidė nuo 2006-ųjų balandžio iki praeitų metų pabaigos. Kartu su ankstesnėmis misijomis, šitaip sužinojome visokiausių įdomybių apie planetą, kurią kažkada žmonės laikė Žemės seserimi. Dabar žinome geriau: planetos atmosferos cheminės ir fizikinės savybės sudegina zondus ir neleidžia pamatyti paviršiaus, tačiau viršutiniuose jos sluoksniuose būtų įmanoma išsilaikyti ilgai, netgi kurti skraidančias kolonijas; Veneros paviršiuje yra jaunų lavos tėkmių, taigi joje net dabar gali būti veikiančių ugnikalnių.

***

Marso debesys. Dar 2012-ųjų metų pavasarį keletas astronomų užfiksavo debesis aukštai Marso atmosferoje. Ir tuo metu, ir dabar nėra aišku, kas juos sukėlė, bet praeitą savaitę paskelbta analizė gali padėti bent šiek tiek susigaudyti. Debesys susiformavo regione, kuriame yra stiprus (kaip Marsui) ir „dryžuotas“ magnetinis laukas, kuriamas toje vietoje susitelkusių geležies rūdų. Taigi „debesys“ iš tikro galėjo būti tiesiog pašvaistės, bet jei taip, tai jos turėtų būti tūkstantį kartų ryškesnės, nei Žemėje; be to, „debesys“ stebėti ~200 km aukštyje, dvigubai aukščiau, nei anksčiau matytos pašvaistės Marse; taigi, paaiškinimas mažai tikėtinas. Kitas paaiškinimas būtų dulkės ir ledo kristalai, iškelti aukštai į padanges; tai irgi sunkiai tikėtinas reiškinys, nes paprastai audros Marse pakelia daleles tik iki 60 km aukščio. Visgi ledo kristalai gali būti pakelti aukščiau, be to, jie galėtų atspindėti pakankamai Saulės šviesos, kad sudarytų tokį debesišką įspūdį. Bet pats mechanizmas, kaip jie buvo pakelti, kol kas lieka nepaaiškintas. Tyrimo rezultatai publikuoti Nature.

***

Kometos nuotraukos. Praeitą savaitgalį Rosetta priartėjo per 6 km prie kometos ir padarė geriausios raiškos paviršiaus nuotraukų. Jose matyti įvairūs rieduliai ir panašios struktūros ant kometos paviršiaus. Keletą nuotraukų rasite čia.

***

Saulės sistemos portretai. ©NASA/JPL-Caltech

Prieš 25-erius metus, skrisdamas iš Saulės sistemos, zondas Voyager 1 padarė šešis Saulės sistemos planetų portretus, kuriuos matote aukščiau. Antra nuotrauka viršuje – mūsų Žemė. Iš čia ir kilo pavadinimas „Pale blue dot“, apibūdinantis mūsų planetą ir jos padėtį kosmose.

***

Plutonas ryškėja. Zondas „New Horizons“, po truputį artėjantis prie Plutono, jau atskiria tris Plutono palydovus: Charoną – jo nuotraukas matėme jau seniau, – Hidrą ir Niuktę. Pastarieji du palydovai yra 40-150 km skersmens rieduliai. Plutonas turi dar bent du palydovus – Stiksą ir Cerberį – bet jie kol kas per maži, kad „New Horizons“ pajėgtų juos nufotografuoti.

Vis netyla kalbos apie tai, ar Plutoną galima vadinti planeta, ar nykštukinės planetos yra kažkas kitokio, nei normalios. Nuo 2006-ųjų metų, kai buvo įvesta nykštukinių planetų klasė, apie Plutoną sužinojome įvairių naujų dalykų – atradome daugiau palydovų, atmosferą, galbūt net žiedų sistemą. Gal metas permąstyti jo klasifikavimą? Čia rasite ilgą straipsnį su planetų klasifikavimo istorija (ar žinojote, kad nuo 1807 iki 1845 metų Saulės sistemoje planetų buvo vienuolika?), Plutono istorija ir keletu pasiūlymų, kaip kitaip klasifikuoti planetas. Tiesa, man vis dar atrodo, kad tokio klasifikavimo klausimas yra visiška semantika, o ne fizika, tai didelės reikšmės neteikiu tam, ar Plutonas vadinsis planeta, ar nykštukinė planeta, ar kosminis šuo.

***

Žvaigždė prašalaitė. Prieš 70 tūkstančių metų pro Saulės sistemą pralėkė kita žvaigždė. Tokį atradimą pateikė grupė mokslininkų, išanalizavę artimų žvaigždžių orbitas ir nustatę, jog viena dvinarė sistema, kurios bendra masė siekia 15% Saulės masės, prieš 70 tūkstančių metų nuo Saulės buvo nutolusi per maždaug ketvirtį parseko (apie 50 tūkst. astronominių vienetų). Tai yra žymiai didesnis atstumas, nei planetų ar Kuiperio žiedo nuotoliai nuo Saulės, bet Oorto debesies išorinę dalį ši žvaigždė kirto. Tiesa, Saulės ir šios Šolco žvaigždės (Scholz Star) tarpusavio greitis buvo gana didelis, apie 100 km/s, taigi sistemų sąveika truko neilgai ir poveikis Saulės sistemai, ypač jos vidinei daliai, buvo menkas. Visgi pats faktas, kad tokie vizitai vyksta, gali reikšti, kad tarp artimų žvaigždžių yra ir daugiau galimų ramybės drumstėjų Saulės sistemoje. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kad jau kalbame apie Saulės sistemą – štai jums keletas įdomių faktų apie mūsų kosminius namus. Dauguma greičiausiai bus girdėti, bet patogu juos paskaityti visus vienoje vietoje.

***

Pasmerkta egzoplaneta. Neseniai atrasta egzoplaneta Keplerio-432b yra tikra ekstremalė. Jos masė šešis kartus viršija Jupiterio, o dydis – beveik toks pat, kaip Jupiterio, taigi planeta yra neįprastai tanki. Jos metai trunka 52 paras, o orbita yra tokia elipsinė, kad žiemą temperatūra siekia 500 laipsnių Celsijaus, o vasarą – net tūkstantį. Orbitos elipsiškumas yra labai netikėtas todėl, kad planetos žvaigždė Keplerio-432 yra ne jauna, o kaip tik senutė, jau besiplečianti kaip raudonoji milžinė. Per 200 milijonų metų žvaigždė išsiplės tiek, kad praris Keplerio-432b ir ją sudegins. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Galaktikų gamyba. Mes daugmaž žinome, jog galaktikose iš dujų telkinių gimsta žvaigždės, bet labai daug šio proceso detalių yra dar neišaiškintos. Apie tai buvo skaitoma nemažai pranešimų praeitą savaitę vykusiame Amerikos mokslo vystymo asociacijos (American Association for the Advancement of Science) susitikime. Buvo kalbama apie dujas, krentančias į galaktikas – tokių debesų aptikta prie Andromedos, keletas ir prie mūsų Paukščių Tako. Šie debesys, įkritę į galaktikas, ir patys gali virsti žvaigždėmis, ir paspartina žvaigždėdarą aplinkinėse dujose. Taip pat aptarti nauji galaktikų grupių tyrimai. Nustatyta, kad grupių pakraščiuose esančios galaktikos turi daugiau dujų, nei esančios centruose; tai reiškia, kad galaktikų grupės auga iš vidaus į išorę. Nauji detalūs stebėjimai, daromi teleskopų masyvu ALMA, leidžia išsiaiškinti ir smulkesnes žvaigždėdaros proceso detales: pavyzdžiui nustatyta, kad Skulptoriaus žvaigždėdaros žybsnio galaktikoje, kur žvaigždėdara yra 1000 kartų spartesnė, nei Paukščių Take, žvaigždes formuojantys molekuliniai debesys yra masyvesni, tankesni ir labiau turbulentiški, nei ramesnėse galaktikose. Šie tyrimai aprašyti ir arXiv (debesys, grupės, žybsniai).

***

Virššviesinis plėtimasis. Šiais laikais jau nieko nenustebinsi pasakęs, kad Visata plečiasi. Dauguma netgi žino, kad ji plečiasi greitėdama. Bet vis dar daugeliui būna sunku suprasti, kaip gali kai kurie Visatos regionai nuo mūsų tolti greičiu, didesniu už šviesos greitį vakuume. Juk to greičio viršyti neįmanoma, ar ne? Ot ir įmanoma, jei kalbame apie erdvės plėtimąsi, o ne objektų judėjimą erdvėje. Štai jums pažintinis straipsnis, kuriame šitas virššviesinis plėtimosi greitis pristatomas nuodugniai.

***

Šviesos trūkumas. Nors šviesos greitis yra labai didelis, jis irgi kartais atrodo nepakankamas – ypač keliaujant kosmose. Štai čia rasite filmuką, kuriame parodyta fotono kelionė pro Saulės sistemos planetas. Realiu laiku. Kaip manote, per kiek laiko fotonas pralėktų nuo Saulės paviršiaus iki Neptūno? Keletą sekundžių? Minučių? Valandų? Taip, valandų. Saulę nuo Neptūno skiria daugiau nei keturios šviesvalandės. O kai pagalvoji, kad erdvėlaiviai skraido daugybę kartų lėčiau, išvis baugu pasidaro, kaip čia reikės tas kitas planetas kolonizuoti.

***

Bendravimas su ateiviais. Ar verta siųsti žinias apie save į kosmosą? Tai gali neatrodyti kaip labai rimtas ar svarbus klausimas, bet ilgalaikėje perspektyvoje svarbesnių greičiausiai nėra daug. Juk kontaktas su nežemiška protinga gyvybe gali būti svarbiausias įvykis žmonijos istorijoje. Bet kaip nuspręsti, ar verta siųsti signalus ir rizikuoti patraukti priešiškų ateivių dėmesį, ar tylėti ir rizikuoti praleisti draugiško kontakto galimybę? Ir kas turi teisę tai spręsti? Tokie klausimai – ir filosofiniai, ir techniniai – gvildenami šiame UniverseToday straipsnyje.

***

Štai toks šios savaitės kąsnelis. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Supernovos yra labai naudingi astronominiai reiškiniai. Jos ne tik padeda susimaišyti medžiagai galaktikose, praturtina dujas sunkiaisiais cheminiais elementais ir paskatina naujų žvaigždžių formavimąsi, bet ir leidžia matuoti labai didelius kosminius atstumus. Ia tipo supernovos visada yra labai panašaus šviesio, kurį galima dar labiau suvienodinti atsižvelgus į tai, kaip tas šviesis kinta laikui bėgant. Taigi pamačius supernovą galima nustatyti ir atstumą iki jos – štai jums ir puiki standartinė liniuotė. O jei supernovą, netgi ne vien Ia tipo, galėtume pamatyti keletą kartų iš eilės, tai leistų dar tiksliau nustatyti Visatos plėtimosi spartą.

Šitoje vietoje galbūt išsiplėtė jūsų ausys ir pakilo antakiai, nustatę skeptišką veido išraišką ir klausdami, kas čia dabar per šnekos apie supernovos pamatymą keletą kartų. Juk supernova nėra TV laida, kurią galima pamatyti ir tiesiogiai, ir vieną ar keletą pakartojimų. Bet, pasirodo, galima. Neseniai tai buvo padaryta, ir turbūt dar bus padaryta ir ateityje. Apie tai rašoma žurnale „Science“ (straipsnio arXiv versiją rasite čia), neatsilieka ir pasaulinė bei mūsiškė spauda. Truputį remdamasis šitais straipsniais (na, gal daugiau arXiv‘u, nei Delfiu) pabandysiu paaiškinti plačiau, kas čia atrasta ir kuo tai taip ypatinga.

Gravitaciniai lęšiai, kryžiai ir kitokios figūros

Kaip galbūt teko girdėti, bet koks masę turintis objektas aplink save iškreipia erdvę. O šviesa erdvėje juda tiesiomis linijomis, tačiau jei erdvė kreiva, iš šalies tos linijos irgi gali atrodyti kreivos. Jei vienoje linijoje turime šviesos šaltinį, stebėtoją ir masyvų sferišką objektą tarp jų, šaltinio šviesa stebėtoją pasieks ne tiesia linija, o truputį išlenktomis linijomis visomis kryptimis aplink masyvų kūną, taigi taškinis šaltinis sudarys žiedinį atvaizdą. Toks atvaizdas vadinamas Einšteino žiedu ir yra tik vienas iš daugelio gravitacinio lęšiavimo reiškinio pavyzdžių. Realybėje tokių idealių sąlygų nebūna, taigi matome ne žiedus, o įvairius lankus arba iškreiptus tolimo objekto atvaizdus. Bet – ir tai yra labai svarbu – tie atvaizdai paprastai yra didesni ir ryškesni, nei originalas, todėl juos stebėti yra žymiai lengviau.

Dažnai gravitacinis lęšiavimas yra naudojamas, nustatant galaktikų spiečių masės pasiskirstymą. Jei už spiečiaus yra viena ar kelios tolimos galaktikos, jų atvaizdai būna iškreipiami. Iškreipimas priklauso nuo to, kaip spiečiuje pasiskirsčiusi visa medžiaga – ir paprasta matoma, ir tamsioji. Tą pasiskirstymą galima apskaičiuoti. Palyginus su regimosios materijos pasiskirstymu dažniausiai pamatoma, kad spiečiuose daug masės yra ne ten, kur ji matosi – tai tik vienas iš daugelio įrodymų, kad tamsioji materija egzistuoja.

Bet dabar mums rūpi ne tarpe esantis spiečius, o tolima supernova, kurios šviesa buvo iškreipta ir kurios atvaizdai matomi.

Šviesos kelionės trukmė ir daugkartiniai vaizdai

Dar viena svarbi gravitacinių lęšių savybė – skirtingi keliai, kuriais šviesa iš šaltinio pasiekia stebėtoją, yra nevienodo ilgio. Tad ir šviesa juos nueina per skirtingą laiko tarpą. Vadinasi, tolimo šaltinio atvaizdai yra ne tik kad skirtingose vietose, bet ir atitinka truputį skirtingus laiko momentus. Skirtumai nėra dideli – jei lęšis yra galaktika, kalbame apie keleto dienų ar savaičių nevienodumus. Bet ir to gali užtekti, kad pamatytume šį tą įdomaus.

Tas „kažkas įdomaus“ šiuo atveju yra naujai aptikta supernova, pakrikštyta Refsdal, pagal pavardę mokslininko, prieš pusšimtį metų išprognozavusio, kad tokie laiko skirtumai egzistuoja ir kaip juos galima panaudoti, nustatant Hablo parametro, nusakančio Visatos plėtimosi spartą, vertę. Ši supernova yra pirmoji, kurios atvaizdas matomas keturgubas – tokia konfigūracija vadinama „Einšteino kryžiumi“. Supernovos atvaizdą šitaip iškreipia galaktika, priklausanti spiečiui MACS J1149.6+2223. Paties spiečiaus gravitacija iškreipia erdvę tiek, kad visa supernovos galaktika matoma trijose vietose (žr. iliustraciją).

Galaktikų spiečius MACS J1149.6+2223 ir jo kuriamas gravitacinis lęšis; baltos juostos žymi šviesos spindulių konvergavimo linijas. Numeriais 1.1, 1.2 ir 1.3 pažymėti trys tolimos galaktikos atvaizdai; jie taip pat pavaizduoti šone. 1.1 atvaizde šiuo metu matoma keturgubai lęšiuota supernova (raudona dėmė ir raudoni užrašai S1-S4). Galaktikos atvaizdas 1.3 yra šiek tiek naujesnis, taigi jame supernova jau užgęsusi, o atvaizde 1.1 ją turėtume pamatyti per artimiausius keletą metų. ©Kelly et al. 2015

Kuo tai naudinga

Jau užsiminiau, kad supernovos stebėjimai gali padėti patikslinti Hablo parametro (dar vadinamo Hablo konstanta, bet tai ne konstanta, kaip kokie 42, todėl tiksliau sakyti parametras) vertę. Egzistuoja sąryšis tarp supernovos atvaizdų šviesių, kampinio nuotolio tarp jų, supernovos ir lęšio raudonojo poslinkio verčių, laiko skirtumo tarp dviejų atvaizdų, ir Hablo parametro. Jei norite pasižiūrėti į matematinį sąryšio išvedimą, jį rasite čia. Iš principo sąryšį galima būtų naudoti ne tik supernovoms; svarbu, kad turėtume bent du gravitaciškai lęšiuotus to paties objekto atvaizdus. Tačiau tik supernovos atveju galima gana tiksliai nustatyti laiko skirtumą tarp dviejų atvaizdų, mat supernovos šviesis pastebimai kinta savaičių laikotarpiu. Aktyvūs galaktikų branduoliai taip pat kinta, bet įvairiomis laiko skalėmis ir ne tokia didele amplitude, o visi kiti astronominiai procesai arba kinta labai lėtai, arba pernelyg menkai, kad galėtume tai pastebėti. Taigi išmatavę supernovos atvaizdų šviesį galime nustatyti, kiek skirtingus atvaizdus matome, o iš to – ir Hablo parametrą.

Deja, po šito optimistinio komentaro apie tai, kaip supernovos atvaizdai gali patikslinti Hablo parametro vertę, turiu jus nuliūdinti, kad šito skaičiavimo autoriai nepateikia. Neįsivaizduoju, kodėl; galbūt tokius skaičiavimus jie paliko vėlesniam straipsniui, kuris būtų labiau techninis. Galbūt trūksta duomenų patikimumo, kad paklaidos nebūtų didesnės už patį parametrą. Gal dar yra kokia priežastis. Tiesa, beveik neabejoju, kad jei ne jie, tai kas nors kitas šitai padarys ir Hablo parametras bus nustatytas ir šiuo būdu.

Ar pamatysime supernovą dar kartą?

Kaip ten bebūtų, atradimas gana įdomus – visgi pirmas atvejis, kad radome tokią gražiai lęšiuotą supernovą. Ir tai ne viskas – ateityje turėtume pamatyti ją dar kartą. Viso spiečiaus lęšiavimo modelis rodo, kad šiaurinėje pusėje matomas galaktikos atvaizdas yra šiek tiek naujesnis, taigi jame supernova jau užgeso prieš 40-50 metų. Tačiau vidurinis atvaizdas matomas senesnis, taigi jame supernova turėtų pasirodyti per artimiausius dešimt metų, t.y. iki 2025-ųjų. Tikslesni įvertinimai nelabai įmanomi, nes jie labai smarkiai priklauso nuo smulkių medžiagos pasiskirstymo netolygumų. Visgi ir tokia prognozė labai įdomi – tikėkimės, kad per 10 metų, o gal ir greičiau, galėsime patikrinti jos teisingumą. Tai, beje, būtų pirmas atvejis, kai supernovos pasirodymas prognozuojamas vos dešimtmečiu iš anksto :)

Laiqualasse

Marse „Opportunity“ įveikė maratoną, į Tarptautinę kosminę stotį išskridę astronautai negrįš visus metus, o mįslingasis objektas G2 apšauktas žvaigžde, o ne debesiu. Kas čia tokio, ir kas dar įdomaus nutiko Visatoje praeitą savaitę, skaitykite po kirpsniuku.

***

Metai kosmose. Šią savaitę į Tarptautinę kosminę stotį (TKS) išskrido jau 43-ioji įgula. Du jos nariai – amerikietis Skotas Keli (Scott Kelly) ir rusas Michailas Kornienko – stotyje praleis ne įprastą pusmetį, o visus metus. Tai – pirmas kartas, kai TKS astronautai taip ilgai negrįš į Žemę; tiesa, anksčiau metų trukmės ir net ilgesnes misijas vykdė trys kosminės stoties „Mir“ įgulos nariai. Šia misija siekiama nustatyti, kaip žmonių fiziologiją ir psichiką veikia ilgas buvimas kosmose mažoje erdvėje; tokie duomenys yra būtini, prieš siunčiant žmones į Marsą ar kitas tolimas kosmines misijas. Taip pat kartu bus vykdomas ir „dvynių eksperimentas“ – Skoto brolis dvynys Markas lieka Žemėje ir bus visus metus stebimas NASA daktarų, o jo fiziologija lyginama su TKS skraidančio brolio. Taip turėtų paaiškėti, kiek genetika paveikia įvairius psichologinius ir fiziologinius pokyčius, vykstančius kosmose.

***

Taip Saulės užtemimas atrodė 14 kilometrų aukštyje. ©Guillaume Cannat

Saulės užtemimas gražiai atrodė ant Žemės, bet danguje, virš didžiosios atmosferos dalies, jis buvo dar įspūdingesnis. Tuo galėjo įsitikinti grupė astronomų, skridusių lėktuvais po Mėnulio šešėliu; vieno su jais skridusio žurnalisto darytą nuotrauką ir parinkau savaitės paveiksliuku.

Beje, ar žinojote, kad per metus gali įvykti nuo keturių (kaip šiemet) iki septynių užtemimų – čia skaičiuojami ir Saulės, ir Mėnulio užtemimai? O užtemimų ciklas kartojasi beveik tiksliai kas 18 metų ir 11 dienų? Šis laiko tarpas vadinamas sarosu ir yra naudojamas užtemimų prognozavimui. Daugiau apie panašius periodiškumus paskaityti galite čia.

***

Opportunity maratonas. Praeitų metų pabaigoje marsaeigiui Opportunity sugedo flash atmintis, todėl keletą mėnesių jis gyveno be jos ir turėjo duomenis į Žemę perdavinėti kasdien, nes kiekvieną naktį juos prarasdavo. Tačiau praeitą savaitę misijos valdymo komanda nusiuntė zondui programinės įrangos atnaujinimą, kuriuo problemą pataisė. Pataisymui tereikėjo išmokyti marsaeigį nekreipti dėmesio į vieną iš flash atminties talpyklų.

Pataisymas įvyko pačiu laiku, nes vos po dienos Opportunity kirto simbolinę maratono nuotolio ribą. Nuvažiuoti 42 kilometrus ir 195 metrus marsaeigiui prireikė 11 metų ir dviejų mėnesių. Įdomu, kiek laiko praeis, kol šis pasiekimas bus pagerintas.

***

Apsauga Marse. Kelionėse į Marsą ir panašias vietas astronautams (marsonautams?) bus labai svarbu nuolat sekti savo sveikatą, ir sekti ją geriau, nei leistų vien savijauta. Taigi Kanados kosmoso agentūra kartu su kompanija Hexoskin kuria specialų kostiumą, kuris seks įvairius dėvėtojo fiziologinius duomenis ir periodiškai perduos juos į stebėjimų centrą. Pirmi tokie kostiumai jau bandomi Havajuose vykdomoje imitacinėje Marso misijoje, o kažkada netrukus ketinama juos nuskraidinti ir į kosmosą, greičiausiai bandymams Tarptautinėje kosminėje stotyje. Beje, Hexoskin yra komercinis produktas, taigi tokį kostiumą nusipirkti galite ir jūs.

Dar viena galima sveikatos problema – Marso tyrinėtojų rega. Pastaruoju metu ima aiškėti, kad ilgalaikis buvimas mažos gravitacijos aplinkoje kenkia ne tik astronautų raumenims, bet ir jų akims. Šiai problemai spręsti JAV Nacionalinio kosmoso biomedicininių tyrimų instituto Pramonės forumas praeitą savaitę finansavo tris projektus. Pirmasis – neinvazinis tinklainės stebėjimų prietaisas; antrasis – akies vidaus slėgį reguliuoti padedantys akiniai; trečiasis – akiniai su lengvai keičiamais lęšiais, kuriuos galėtų naudoti astronautai, kai jų rega prastėja misijos metu.

***

Asteroidų pagavimas. Jau kurį laiką NASA planuoja nusiųsti zondą iki asteroido ir tą asteroidą atgabenti prie Mėnulio, kad jį galėtų lengvai tyrinėti astronautai. Praeitą savaitę nuspręsta, kad bus tempiamas ne visas asteroidas, o nuo jo atkabinta uola. Dideli asteroidai yra sudaryti iš daugelio nestipriai sukibusių uolų, taigi zondas turėtų pasirinkimą, kurį gabalą pasiimti; be to, taip kartu bus išbandoma asteroidų paveikimo įranga, kuri ateityje gali praversti apsaugant Žemę nuo galimo pavojaus iš kosmoso. Asteroidas, iš kurio bus iškrapštyta uola, dar neparinktas, bet tikėtina, kad tai bus 2008 EV5 – 400 metrų skersmens netaisyklingos formos Žemei artimas akmuo. Ištraukiamos uolos dydis bus apie 4 metrus.

***

Jupiterio klajonės. Kuo daugiau sužinome apie egzoplanetas, tuo keisčiau atrodo mūsų Saulės sistema. Uolinių planetų joje nedaug, jos yra toli nuo Saulės, mažos masės ir retomis atmosferomis. Kodėl? Vienas galimas paaiškinimas – keista Jupiterio migracija Saulės sistemos jaunystėje. Jei Jupiteris susiformavo maždaug 5 astronominių vienetų (1 AU – atstumas nuo Saulės iki Žemės) atstumu nuo Saulės, tada atmigravo iki pusantro AU, o paskui nutolo vėl iki 5, tai galėjo suardyti didžiąją dalį besiformuojančių planetų vidinėje Saulės sistemos dalyje, o arti Saulės esančias – nustumti į žvaigždę. Toldamas Jupiteris kartu išsineštų ir didelę dalį likusių uolienų, taigi dabartinės keturios uolinės planetos susiformavo iš skurdžių atliekų. Jei toks modelis pasirodytų esąs teisingas, tai gerokai sumažintų tikimybę rasti į Žemę panašią egzoplanetą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Plutono vardynas. Liepos mėnesį zondas „New Horizons“ praskris pro Plutono sistemą ir padarys aukštos raiškos nuotraukų. Tada sužinosime ir apie įvairias paviršiaus struktūras, kurios, tikėtina, egzistuoja ir Plutone, ir jo didžiausiame palydove Charone, ir gal kituose. Joms reikės vardų. Šiuos vardus kartu su Tarptautine astronomų sąjunga parinks „New Horizons“ komanda, o iki balandžio 7-os dienos ir jūs galite jiems patarti, kokie vardai turėtų būti parinkti. Tam tereikia nueiti į Our Pluto tinklalapį ir sudalyvauti balsavime. Tarp kandidatų yra ir įvairių teisingų pavadinimų – Heart of Gold, Morgotas ir panašūs. Taigi eikite ir balsuokite!

***

Egzomėnulių paieška. Keletą kartų esu rašęs apie egzomėnulius – egzoplanetų palydovus – ir įvairias galimybes juose egzistuoti gyvybei. Apie tai vis rimčiau mąsto ir egzoplanetų ieškotojai, kurie praeitą savaitę paskelbė apie pirmą sistematinį egzomėnulių paieškos projektą. Projekto HEK (Hunt for Exomoons with Kepler) pagrindą sudaro skaitmeniniai žvaigždės-planetos-mėnulio sistemų konfigūracijų modeliai, kurie yra lyginami su Keplerio duomenimis. Tik taip įmanoma aptikti galimus egzomėnulių sukeliamus žvaigždės šviesio pokyčius, nes tiesiogiai nustatyti žvaigždės šviesio sumažėjimą dėl egzomėnulio judėjimo kol kas nepakanka duomenų tikslumo. Per porą metų tikimasi ištirti visas Keplerio aptiktas egzoplanetas, prie kurių galėtų būti mėnuliai. Dalis tyrimo rezultatų arXiv.

***

Kas yra G2? Objektas, pavadintas G2, aptiktas gal prieš dešimtmetį Galaktikos centre. Didesnio dėmesio jis sulaukė 2011-aisiais, kai paaiškėjo, kad jo orbita netrukus praneš jį visai arti centrinės supermasyvios juodosios skylės Sgr A*. Nuo tada buvo laukiama, kol jis pasieks orbitos pericentrą (arčiausią Sgr A* tašką) ir kas su juo atsitiks. Taip buvo tikimasi sužinoti kažką naujo ir apie Sgr A*, ir apie G2, mat pastarasis buvo keistas, labai blausus objektas. Dabar, praėjus jau metams po pericentro, vis dar nėra aišku, kas tas G2 yra – ar tik dujų debesis, ar tankių dujų/dulkių apgaubta žvaigždė. Viena gausi ir daug patirties turinti Galaktikos centro tyrinėtojų grupė aiškina, kad tai – debesis (ši grupė pirmoji apskaičiavo G2 orbitą), o kita – kad žvaigždė. Dabar dar viena grupė pristatė stebėjimų rezultatus ir išvadą, kad G2 greičiausiai yra žvaigždė. Taip jie teigia remdamiesi tuo, jog objektas, pralėkęs pro Sgr A*, nė kiek neišplito, o Sgr A* šviesis nepadidėjo. Debesis būtų ištemptas į ilgą juostą ir pradėtų maitinti Sgr A*, o žvaigždė gali išlaikyti dujas prie savęs. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Muziejinė astronomija. XIX a. pabaiga buvo tikras astronomijos renesansas. Būtent tada paplito tokie prietaisai, kaip spektroskopas, ir buvo sukurta technologija, leidžianti perkelti astronominius vaizdus ant stiklo plokštelių. Toks astronominių nuotraukų saugojimo būdas naudotas net iki 1992-ųjų metų, o dabar šios plokštelės guli įvairiuose archyvuose. Vienas toks didžiulis archyvas, esantis Harvardo Astrofizikos centre (CfA), šiuo metu po truputį skaitmenizuojamas. Taip daroma ne tik dėl akademinio intereso, nors ir jis čia svarbus – plokštelės yra didžiulė astronominių stebėjimų istorijos dalis. Taip pat 130 metų stebėjimų istorija leis pažvelgti į daugybės objektų kintamumą tokiomis ilgomis (žmogiškais mastais) laiko skalėmis, ko padaryti anksčiau buvo praktiškai neįmanoma.

***

Nesąveikaujanti tamsuma. Tamsioji medžiaga sudaro 85-90% visos materijos Visatoje, tačiau nesąveikauja elektromagnetiškai, todėl negalime jos tiesiogiai matyti. Aplinkinę paprastą medžiagą ji veikia tik gravitaciškai, tačiau neaišku, kaip tamsioji medžiaga sąveikauja pati su savimi. Viena iš teorijų teigia, kad tokia sąveika būtų panaši į paprastos medžiagos tarpusavio sąveiką, taigi susidūrę du dideli tamsiosios medžiagos telkiniai išsitaškytų į šalis lyg vanduo. Dabar, ištyrę 72 galaktikų spiečių susiliejimus, astronomai nustatė, jog tamsiosios medžiagos tarpusavio sąveikos skerspjūvio plotas neviršija 0,47 kvadratinių centimetrų vienam medžiagos gramui. Tokia maža viršutinė riba leidžia atmesti kai kuriuos teorinius tamsiosios medžiagos modelius, vadinamus „tamsiuoju sektoriumi“ – šie modeliai teigia, kad tamsiąją medžiagą sudaro labai įvairios dalelės, tarsi atspindinčios įprastą materiją. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Savaitės filmuke bandoma atsakyti į didžiausią (literally) klausimą – ar Visata yra baigtinio dydžio, ar begalinė. Abu atsakymai turi labai įdomių pasekmių.

***

Tai tiek kąsnelio šią savaitę. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Praeitą savaitę netekome zondo MESSENGER, davusio mums daugybę žinių apie Merkurijų. Tuo tarpu kitas zondas, Dawn, pradėjo darbą Cereroje. Dar buvo nemažai atradimų už Saulės sistemos ribų. Apie juos visus, kaip įprasta, po kirpsniuku.

***

Stotis Mėnulyje. Naujas Europos kosmoso agentūros (ESA) vadovas Johanas-Dytrichas Viorneris (Johann-Dietrich Wörner) teigia, kad sekantis žingsnis po Tarptautinės kosminės stoties turėtų būti mokslinių tyrimų bazės įkūrimas nematomojoje Mėnulio pusėje. Tai būtų puiki vieta, nes iki ten nuskristi lengviau, nei iki Marso, po kojomis yra daug medžiagų statyboms, be to, galima užsiimti kosmologiniais tyrimais, nes Mėnulis pridengia radijo bangų triukšmą, sklindantį iš Žemės. Tuo tarpu NASA vadovas pareiškė, kad iki 2030-ųjų metų NASA tikisi sukurti orbitinę infrastruktūrą aplink Mėnulį, kuri padėtų tolimesniems palydovo tyrimų ir bazės kūrimo darbams.

***

MESSENGER mirtis. Balandžio 30-osios vakare ant Merkurijaus nukrito ir sudužo NASA zondas MESSENGER, prieš tai ketverius metus sukęs ratus aplink planetą ir siuntęs mums daugybę duomenų apie ją. Tokia misijos baigtis buvo suplanuota ir neišvengiama, kai zondas sudegino visą kurą. Paskutinės orbitos korekcijos atliktos balandžio 26-ą dieną, bet jų pakako vos keletui dienų. Negalėdamas išsilaikyti orbitoje, zondas po truputį nusileido ir sudužo Šekspyro krateryje, palikdamas kelių dešimčių metrų skersmens duobę. Ją greičiausiai pamatysime, kai iki Merkurijaus 2024-aisiais atskris ESA zondas BepiColombo.

Zondo misijos pabaigos proga paskelbti dar penkių Merkurijaus kraterių vardai. Juos išrinko internautai iš daugiau nei 3600 pasiūlymų. Krateriai, kaip ir kiti Merkurijuje, pavadinti menininkų vardais.

Beje, Merkurijų šiomis dienomis galima pamatyti vakarais, netrukus po saulėlydžio. Jis danguje yra beveik didžiausiu atstumu nuo Saulės, taigi stebėjimai sąlyginai lengvi.

***

Aušra Cereroje. Balandžio 23-ą dieną zondas „Dawn“ („Aušra“) įskrido į numatytą tyrimų orbitą aplink Cererą. Orbitos aukštis yra 13500 km virš Cereros paviršiaus. Pasiekęs orbitą, zondas trumpam buvo perėjęs į saugos režimą, bet misijos valdytojai netruko sutvarkyti sistemą ir Aušra vėl ėmė veikti normaliai. Šioje orbitoje zondas bus iki gegužės 9 dienos; paskui nusileis į 4400 km aukščio apžvalgos orbitą, kurioje bus beveik visą birželį; nuo rugpjūčio pradžios iki spalio vidurio praleis 1450 km aukštyje sudarydamas planetos žemėlapį, ir galiausiai nuo gruodžio pradžios iki misijos pabaigos – bent 2016-ųjų birželio galo – skrajos vos 375 km aukščio orbitoje.

***

Io, kaip jį matė Galileo. Ne italas, o NASA zondas. Viršuje matyti sieros geizeris. ©Galileo Project, JPL, NASA

Savaitės paveiksliukas gal ir nelabai naujas, bet gražus. Tai – Jupiterio palydovas Io, vienintelis Saulės sistemos kūnas, neskaitant Žemės, kuriame vyksta ugnikalnių išsiveržimai. Jie nuolat keičia palydovo paviršių ir nudažo jį įvairiomis spalvomis. Visą nuotraukų galeriją rasite čia. O neseniai nustatyta, kad Io ugnikalnių išmetama medžiaga, pagauta Jupiterio, sukelia stiprius planetos pašvaisčių paryškėjimus.

***

Plutono ledynai. „New Horizons“ nenumaldomai artėja prie Plutono ir siunčia vis detalesnes nuotraukas. Naujausiose matyti šviesesnė dėmė prie planetos ašigalio, panaši į poliarinę kepurę. Deja, kol kas tai – tik viena nuotrauka, kurios neužtenka išsiaiškinimui, iš ko ta poliarinė kepurė sudaryta ir net tvirtam įsitikinimui, kad ji tikrai egzistuoja. Bet laukti liko tik pustrečio mėnesio – jau liepos pradžioje zondas praskries pro Plutono sistemą.

„New Horizons“ komanda baigė Plutono ir Charono paviršiaus darinių pavadinimų rinkimus. Tiksliau, ne pačių pavadinimų, o jų grupių. Renkama buvo iš dešimties temų, grubiai sugrupuotų į Tyrinėjimų istoriją (History of exploration), Tyrinėjimų literatūrą (Literature of Exploration) ir Požemių mitologiją (Mythology of the Underworld). Rezultatus rasite čia. Smagiausias rezultatas man yra tas, kad tarp Tyrinėjimų literatūros autorių laimėjo Tolkinas, taigi galime Plutone ir Charone sulaukti tolkinistinių pavadinimų. Kitose kategorijose tolkinistiniai kandidatai pasirodė neblogai, netgi užėmė antrą vietą tarp Literatūrinių pradžios ir pabaigos taškų (Fictional origins and destinations), bet laimėti kitur nepavyko.

***

Artimos supežemės. Atrastos dar dvi superžemės. Patys savaime tokie atradimai šiuo metu jau nieko nestebina, tačiau šios dvi planetos – gana artimos mums, vos už 17 šviesmečių. Jos skrieja aplink žvaigždę HD 7924, nedidukę raudonąją nykštukę, o pačių planetų masės yra 7,9 ir 6,4 kartų didesnės už Žemės masę. Planetos yra labai arti savo žvaigždės, jų metai trunka vos 15 ir 24 Žemės dienas. Tokios kompaktiškos planetų sistemos nėra retas reiškinys, bet kiekvienas toks atradimas tik dar sykį parodo, kad mūsų Saulės sistema yra gana išskirtinė. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždės išsiveržimas. Jaunos žvaigždės dažnai periodiškai sušvinta žymiai ryškiau, nei vidutinis jų šviesis. Taip atsitinka todėl, kad į žvaigždę pradeda kristi daugiau medžiagos. Anksčiau tokie procesai stebėti tik truputį evoliucionavusiose protožvaigždėse, kurių spinduliuotė jau pravalė dujų apvalkalą ir paliko tik dujų diską. Tačiau dabar atrasta ypatingai jauna protožvaigždė, kuri prieš devynerius metus smarkiai sušvito ir kol kas neblėsta. Procesas, nulėmęs tokį sušvitimą, greičiausiai yra toks pat, kaip ir brandesnėse žvaigždėse – medžiagos akrecijos iš disko paspartėjimas – bet tokiose jaunose žvaigždėse jis buvo prognozuojamas tik teoriškai. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Kūrinijos stulpai. Viena garsiausių Hablo teleskopo darytų nuotraukų yra trys tankios dujų juostos Erelio ūke, pramintos Kūrinijos stulpais. Juostos susidarė dėl masyvių aplinkinių žvaigždžių spinduliuotės, kuri stumia dujas tolyn ir suspaudžia jas į tokius pailgus darinius. Dabar atlikti nauji labai detalūs regiono stebėjimai leido sudaryti trimatį stulpų vaizdą. Taip pat aptikti anksčiau nepastebėti vėjai, pučiantys nuo stulpų, ir išmatuota medžiagos praradimo sparta. Paaiškėjo, kad stulpų greičiausiai nebeliks per 3 milijonus metų – per tiek laiko juos visiškai išardys aplinkinių žvaigždžių spinduliuotė. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

***

Paukščių Tako centre yra labai daug žvaigždžių, bendras šviesos intensyvumas didesnis, nei bet kur kitur Galaktikoje. Tad kodėl nematome to nakties danguje? Kodėl Paukščių Takas, net ir centrinėje dalyje, atrodo tamsus? Apie tai – savaitės filmuke:

***

Pamestos žvaigždės. Visatoje yra nemažai spinduliuotės, kurios neįmanoma aiškiai priskirti galaktikoms. Ilgą laiką buvo manoma, kad tą spinduliuotę galbūt kuria labai tolimos galaktikos, kurių paprasčiausiai neįmanoma išskirti daugelyje nuotraukų. Tačiau neseniai atlikti tyrimai parodė, kad taip nėra. Tarpgalaktinė foninė spinduliuotė yra pernelyg intensyvi ir pernelyg mėlyna, kad galėtų atsklisti iš tokių tolimų galaktikų. Tai reiškia, kad ją kuria iš galaktikų išlėkusios žvaigždės. Pagal spinduliuotės intensyvumą galima spręsti, kad maždaug pusė Visatos žvaigždžių gali nepriklausyti galaktikoms. Kaip jos iš tų galaktikų išlekia, kol kas neaišku; standartinis tai aiškinantis mechanizmas – dvinarių žvaigždžių potvyninis suardymas – negali paaiškinti tokio pasimetusių žvaigždžių skaičiaus. Tačiau šis atradimas taip pat gali paaiškinti vadinamą „trūkstamų barijonų problemą“ – pastebėjimą, kad aplinkinėje Visatoje barijoninės medžiagos yra kone dvigubai mažiau, nei turėtų būti, sprendžiant iš kosmologinių duomenų. Jei pusė Visatos barijonų yra už galaktikų ribų esančiose žvaigždėse, tai paaiškintų, kodėl tų barijonų trūksta galaktikose. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale „Science“.

***

Išsviestos galaktikos. Yra žinoma kelios dešimtys kompaktiškų elipsinių galaktikų, kurios pasižymi mažais dydžiais ir dideliais žvaigždžių tankiais, taip pat metalingomis žvaigždėmis. Manoma, kad dauguma jų kažkada buvo didesnės, bet sąveikaudamos su kitomis galaktikomis pametė išorinius sluoksnius. Visgi kai kurios iš šių galaktikų yra toli nuo bet kokių kaimynių, taigi kyla klausimas, su kuo jos galėjo sąveikauti. Kad tą išsiaiškintų, astronomai peržiūrėjo daugybės apžvalgų duomenis ir aptiko dar beveik du šimtus kompatiškų elipsinių galaktikų, tarp kurių buvo 11 izoliuotų. Nustatę, kad visos šios galaktikos – ir izoliuotos, ir ne – yra labai panašios, jie skaitmeniniais modeliais patikrino galimą galaktikų evoliuciją spiečiuose. Taip nustatyta, kad izoliuotos kompaktiškos elipsinės galaktikos galėjo būti išsviestos iš spiečių. Tokios sąveikos būtų analogiškos sąveikoms, kurių metu planetos išmetamos iš savo žvaigždžių sistemų, o žvaigždės – iš galaktikų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Visatos žemėlapis. Sukurtas didžiausias trimatis Visatos žemėlapis (Visatlapis? Kosmolapis?). Jis sudarytas naudojant galaktikų raudonojo poslinkio informaciją, mat ji pasako, kaip sparčiai galaktika tolsta nuo mūsų, o tai leidžia apskaičiuoti ir atstumą iki jos. Žemėlapis sukurtas ne tik vaizdžiam parodymui, kokia yra mūsų kosminė aplinka; iš šių duomenų taip pat galima patikslinti kosmologinius parametrus; gauti parametrai gerai atitinka standartinio kosmologinio modelio prognozes. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Futuristinis variklis? Šalia pagrįstesnių mokslinių tyrimų NASA taip pat šiek tiek dėmesio skiria ir visiškai fantastinėms technologijoms. Pavyzdžiui, varikliams, kurie veiktų tokiu principu, kaip warp drive iš „Star Trek“ serialo – iškreipdami aplinkinę erdvę. Tokiems ir panašiems projektams dažnai stengiamasi panaudoti energiją, esančią vakuume – kvantinių efektų kuriamus svyravimus, kurie pasireiškia tik labai trumpą laiko tarpą, prieš grįždami į pusiausvyrą. Vienas iš tokių galimų variklio principų – mikrobangų rezonansas, kurio veikiantis prototipas lyg ir buvo pademonstruotas jau prieš keletą metų Britanijoje. Tiesa, kadangi paaiškinimo prototipo veikimui nebuvo, rezultatai vertinti labai skeptiškai. Vėliau juos lyg ir patvirtino kinų inžinierių grupė, bet to patvirtinimo gerumas irgi neaiškus. Ir štai dabar NASA inžinierių grupė taip pat patikrino variklio prototipą ir aptiko šiek tiek papildomos varymo jėgos, kurios neįmanoma paaiškinti paprastesniais efektais, nei kvantinio vakuumo energijos panaudojimas. Tiesa, gaunama varymo jėga yra tūkstantį kartų mažesnė, nei iš tokio pat dydžio prototipo gavo Kinijos inžinieriai. Visgi rezultatas neneigiamas, taigi kažko įdomaus tame prototipe būti tikrai gali. Nebūtinai kvantinio vakuumo išnaudojimas, bet gal vis tiek reikšminga variklių pagerinimo sistema. Tyrimo rezultatai NASA puslapyje.

***

Na, gal ir užteks šiai savaitei kąsnelio. Ne viskas, ką norėjau parašyti, čia tilpo, bet gal kitą kartą atsigriebsiu. Klausimai ir komentarai laukiami.

Laiqualasse

Pirmame ciklo rašinyje papasakojau apie tris dalykus, kurie tikrai juda greičiau už šviesą, tačiau nepažeidžia reliatyvumo teorijos postulatų, mat pastarieji draudžia tik informacijos perdavimą greičiau už šviesą, o minėti reiškiniai - atvaizdai, fazė ir kvantinis susietumas - informacijos neperneša. Šįkart pristatysiu du (nors tiksliau tai tik vieną) būdus, kaip iš tikro galima judėti greičiau už šviesą. Aišku, tas "iš tikro" priklauso gana tiesiogiai nuo požiūrio taško. O kaip priklauso, sužinosite paskaitę.

Kad suprastume, kaip galima judėti greičiau už šviesą, reikia suprasti, iš kur tas apribojimas atsiranda. Šviesos greitis vakuume, kaip tam tikra konstanta, buvo suvoktas dar XIX amžiuje, vystant elektromagnetizmo teoriją. Iš tos teorijos pagrindinių lygčių išaiškėjo, kad egzistuoja tam tikras greitis - c - kuris neprklauso nuo atskaitos sistemos. Vėliau c pastovumas buvo patvirtintas ir eksperimentiškai. Reliatyvumo teorijoje įvestas postulatas, kad šviesos greitis yra vienodas visose inertinėse (t.y. laisvai be pagreičio judančiose) atskaitos sistemose. Kaip universali konstanta, c susieja atstumą ir laiką: atstumą x galime išreikšti kaip c ir laiko sandaugą ct. Šis glaudus ryšys atsiskleidžia ir matematiškai, lygtyje, vadinamoje erdvėlaikio metrika:

Ši lygtis - tik viena iš daugybės galimų metrikų. Ką ji reiškia? Į raides "d" galima nekreipti dėmesio - jos tik žymi, kad kalbame apie labai nedidelius (diferencialinius) dydžius. "s" yra atstumas erdvėlaikyje tarp dviejų taškų (jie paprastai vadinami įvykiais); "t" - atstumas tarp jų laike, o "r" - atstumas erdvėje. Labai svarbus yra minuso ženklas: jo egzistavimas reiškia, kad dešinė lygties pusė (t.y. išraiška į dešinę nuo lygybės ženklo) gali būti ir teigiama, ir neigiama. Jei išraiška yra neigiama, tai irgi yra neigiamas, o tai reiškia, kad atstumas "s" - menamas. Tokiu atveju sakoma, kad intervalas tarp dviejų įvykių yra erdviškas (angl. spacelike interval); galima įsivaizduoti, kad tarp įvykių yra daugiau erdvės, nei laiko. Jei išraiška teigiama, intervalas yra laikiškas (angl. timelike interval), o jei ji lygi nuliui - šviesiškas (angl. lightlike interval).

Turint erdvėlaikio metriką, galima apskaičiuoti, kaip tame erdvėlaikyje juda dalelės. Į detales čia nesileisiu, tačiau svarbus rezultatas yra toks, kad jei dalelė kažkuriuo laiko momentu judėjo mažesniu nei šviesos greičiu, tai judėdama su baigtiniu pagreičiu ji niekada šviesos greičio nepasieks ir neviršys. Štai ir atsiranda šviesos greičio riba, kurios peržengti masę turintys objektai negali. Matematiškai tą ribą išreikšti galime šitaip: padaliname visus metrikos dedamuosius iš ir gauname arba ; ir yra greitis. Vaizdžiai šitai galime įsivaizduoti kaip informacijos lauką, plintantį erdvėje nuo bet kokio įvykio: jis plečiasi visomis kryptimis greičiu c, o už jo esantys stebėtojai apie įvykį nieko žinoti negali.

Plintančio informacijos lauko atvaizdavimas, jei erdvė būtų dvimatė. Erdvės matmenys yra X ir Y ašys (plokštuma), o laiko - vertikali (Z) ašis. Nuo kiekvieno taško driekiasi kūgis į viršų (ateitį), kuriame esančius taškus pasiekia informacija apie pirmajame taške įvykusius reiškinius. Analogiškas kūgis eina ir į praeitį; jis žymi taškus, iš kurių informacija gali pasiekti pirmąjį tašką. Kūgiai vadinami šviesos kūgiais; viršutinis - ateities, apatinis - praeities. Zona, nepriklausanti kūgiams, vadinama "kitur" (angl. "elsewhere") - ji neturi priežastinio ryšio su kūgių viršūnėje esančiu tašku.

Aukščiau parašyta metrika vadinama Minkovskio metrika, arba plokščio erdvėlaikio metrika. Ji naudojama specialiojoje reliatyvumo teorijoje, kurioje neatsižvelgiama į objektų masės kuriamus erdvėlaikio iškraipymus. Kai į iškraipymus atsižvelgiame, gauname Einšteino lauko lygtis, kurios turi daugybę sprendinių, priklausančių nuo nagrinėjamo medžiagos pasiskirstymo. Vienas iš tokių sprendinių yra Švarcšildo metrika, iš kurios "atsiranda" juodosios skylės. Kitas, mums įdomesnis, sprendinys yra FLRW (Friedman-Lemaître-Robertson-Walker) metrika, aprašanti erdvėlaikį, sukuriamą tolygiai pasiskirsčiusios medžiagos:

Čia pateikiau supaprastintą jos variantą, kur nekreipiame dėmesio į erdvės (ne erdvėlaikio!) iškreiptumą. Nuo Minkovskio metrikos FLRW skiriasi tik papildomu faktoriumi , bet jame slypi visas įdomumas. Jei anksčiau greičio ribos išraiška buvo , tai dabar ji tampa (tiesa, ši išraiška nėra visai teisinga dėl keleto matematinių supaprastinimų, bet pati esmė išlieka tokia). Faktorius vadinamas mastelio faktoriumi (angl. scale factor). Kokia yra jo priklausomybė nuo laiko, ir apie kokį laiką kalbame?

FLRW metrika aprašo Visatos evoliuciją. Nuo pat Didžiojo sprogimo iki dabar Visata vis plečiasi, o pastaruoju metu - vis sparčiau. Kitaip tariant, mastelio faktorius vis didėja, nes jis ir parodo tą erdvės išsiplėtimą. Dabartinį mastelio faktorių prilyginę vienetui matome, kad visada iki šiol jis už vienetą buvo mažesnis. Tad jei iš dabarties žiūrime į tolimus objektus, kuriuos matome tokius, kokie jie buvo praeityje, matome, kad jie gali aplenkti šviesą. Ir tam jie patys net neturi kažkur judėti - erdvės plėtimasis juos nuo mūsų gali nešti tolyn sparčiau, nei juda šviesa. Kadangi erdvės plėtimasis erdvėlaikio metrikoje figūruoja kitoje vietoje, nei paprastas judėjimo greitis, jam šviesos greičio apribojimo nėra.

Maža to, objektus, tolstančius greičiau už šviesą, netgi įmanoma matyti. Šitai galima būtų vaizdžiai palyginti su plaukiku, bandančiu įveikti atstumą tarp dviejų laivų, kuriuos srovė neša tolyn vieną nuo kito. Kiekvienas laivas aplinkinio vandens atžvilgiu nejuda, tačiau atstumas tarp jų didėja - štai ir Visatos plėtimasis. Plaukikas iššoka iš vieno laivo ir pradeda plaukti kito link pastoviu greičiu vandens atžvilgiu - štai šviesos spindulys. Jei laivai vienas nuo kito tolo greičiau, nei plaukiko greitis, tai plaukikas irgi tols nuo savo tikslo, bent jau iš pradžių. O kaip jam seksis toliau, priklauso nuo srovės savybių. Jeigu srovė tam tikru atstumu nuo pirmojo laivo tolsta visada vienodu (arba netgi didesniu) greičiu, tada plaukikas niekada nepasieks savo taikinio. Bet jeigu laikui bėgant srovė vis lėtėja, tai plaukikas kažkada gali pasiekti tokią vietą, kurioje išsvajotasis laivas nuo jo tolsta jau lėčiau, nei plaukikas gali plaukti. Tada tik laiko klausimas, kada laivas bus pasiektas. Ir tai vyksta nepriklausomai nuo to, kad laivai vienas nuo kito ir prieš iššokant plaukikui, ir visada po to, tolo greičiau, nei plaukikas gali plaukti. Mūsų Visata plečiasi būtent taip, kad konkrečiu atstumu nuo mūsų esančių objektų tolimo greitis vis mažėja (nors Visatos plėtimasis ir greitėja - šitas teiginys reiškia, kad konkretus objektas dėl Visatos plėtimosi nuo mūsų tolsta vis greičiau), taigi šviesa mus gali pasiekti iš objektų, kurie nuo mūsų tolsta greičiau, nei juda šviesa.

Taigi Visatos plėtimasis, ir objektų judėjimas dėl plėtimosi, gali viršyti šviesos greitį. Čia svarbu suprasti, kad joks objektas aplinkinės erdvės atžvilgiu nejuda greičiau už šviesą; tiesiog plečiasi pati erdvė. Suprasti fizikinį skirtumą tarp šių procesų - objekto judėjimo ir erdvės plėtimosi - sudėtinga, tačiau matematiškai jis aiškus: vienas yra judėjimas erdvėlaikyje, kitas - paties erdvėlaikio pokytis, užkoduotas faktoriuje .

Jei erdvės kitimas gali leisti judėti greičiau už šviesą, gal galima tai išnaudoti? Būtent erdvės iškreipimais remiasi "Star Trek" seriale (ir filmuose) naudojama "kreipio variklių" (warp drive) technologija. Variklis aplink erdvėlaivį sukuria iškreiptos erdvės lauką ir sutraukia erdvę priešais erdvėlaivį bei išplečia ją už erdvėlaivio. Tokiame burbule aplinkinės erdvės atžvilgiu erdvėlaivis nejuda, tačiau burbulas kartu su juo lekia greičiau už šviesą. Žiūrint iš matematinės pusės, tai yra koeficiento kaitaliojimas, tik priklausantis ne tik nuo laiko, bet ir nuo kitų koordinačių. Moksliškai tokį variklį pirmasis aprašė meksikietis fizikas Migelis Alkubjeras (Miguel Alcubierre), tad ir variklis vadinamas jo vardu. Prieš keletą metų buvo pasklidusios kalbos, neva NASA bando šias idėjas analizuoti praktiškai, tačiau tai ne visai tiesa. Tikslesnis praktinio Alkubjero variklio šiandieninių tyrimų apibūdinimas būtų toks: tai yra vieno NASA inžinieriaus hobis. Jis pasigamino nedidelį bandymų įtaisą, kuriuo iš principo galėtų patikrinti, ar dideli energijos kiekiai apskritai iškreipia aplinkinę erdvę, bet kol kas bandymų rezultatai vienareikšmio atsakymo nedavė. Taigi jei kada ir sulauksime iškreiptos erdvės variklių, tai bus dar tikrai negreitai.

Alkubjero variklio veikimo principo iliustracija. Už erdvėlaivio sukuriama besiplečianti erdvė (1), o prieš jį - besitraukianti (3), tuo tarpu pats erdvėlaivis aplinkinės erdvės (2) atžvilgiu nejuda.

Štai toks pasakojimas apie du, o iš tikro tai vieną, judėjimus greičiau už šviesą. Kai judėjimas vyksta dėl to, kad keičiasi erdvė, šviesos greičio apribojimas negalioja. Trečioje įrašo dalyje parašysiu apie keletą situacijų, kai atrodo, jog kažkas juda greičiau už šviesą, tačiau iš tikro taip nėra.

Laiqualasse

Štai ir dar viena savaitė prasidėjo, o su ja – ir dar vienas kąsnelis. Jame po kirpsniuku perskaitysite, naujienų apie Plutoną, senienų apie kosmines stotis ir atradimą, kad kai kurie kamuoliniai spiečiai yra pernelyg masyvūs. Ir, žinoma, dar visko kitko.

***

Skylab jubiliejus. Gegužę suėjo 42-eji metai nuo pirmosios JAV kosminės stoties, „Skylab“, išskridimo į kosmosą. Šio jubiliejaus proga galite susipažinti su stoties istorija – nuo pirmųjų idėjų 1959-aisiais, kaip būtų galima panaudoti raketų dalis, atsiskiriančias pakilimo metu, iki rimtesnių planų po dešimtmetčio, iki pakilimo 1973-aisiais, trijų astronautų misijų, ir galiausiai iki stoties nukritimo į Žemę 1977-aisiais. Sėkmingas ir ilgas „Skylab“ darbas atvėrė kelią vėlesniems projektams – ir rusų „Mir“, ir Tarptautinei kosminei stočiai, ir visoms kitoms, dar tik planuojamoms.

***

SpaceX progresas. JAV Saugumo departamentas suteikė teisę firmai „SpaceX“ vykdyti kosminius skrydžius, susijusius su nacionalinio saugumo reikalais. Taigi nuo šiol įvairius stebėjimų ir kitokius slaptus palydovus į orbitą kels ne tik United Launch Alliance raketos, tą dariusios jau dešimtmetį, bet ir „SpaceX“ Falcon 9.

Tuo tarpu NASA formaliai pateikė užsakymą „Boeing“, kad 2017-ųjų pabaigoje nuskraidintų astronautus į Tarptautinę kosminę stotį. Galima sakyti, kad šis užsakymas – tik formalumas, nes jau pernai rugsėjį „Boeing“ gavo iš NASA užsakymą sukurti astronautų gabenimui tinkamą kapsulę, tačiau jis vis tiek yra reikšmingas žingsnis, JAV susigrąžinant sugebėjimą gabenti žmones į kosmosą. Užsakymo sąlygose nurodyta, kad kapsulė turi atitikti visus saugumo reikalavimus – juos tikimasi patikrinti 2017-ųjų pirmoje pusėje vykdysimais bandomaisiais skrydžiais.

***

Kad jau rašau apie erdvėlaivius ir skrydžius, tai ir savaitės filmukas į tą temą. Kiek laiko jie išgyvens kosmose? Visgi sąlygos ten atšiaurios – kosminiai spinduliai, magnetiniai laukai, mikrometeoritai ir kitokios negandos tik ir taikosi išmušti Saulės kolektorių ar dar ką svarbesnio.

***

Cereros krateriai. „Dawn“ zondas siunčia vis naujų ir vis detalesnių nuotraukų iš Cereros. Naujausiose matyti daugybė kraterių, lipančių vienas ant kito. Nuotraukos raiška – maždaug pusė kilometro į vieną pikselį, taigi galima matyti ir neypatingai didelius – kilometrinius – kraterius. Jų persiklojimas reiškia, kad Cerera buvo daužyta ilgą laiką – tai nekeista, turint omeny, kad ji sukasi asteroidų žiede.

***

Europos misija. NASA skris į Europą. Tą Europą, kuri Jupiterio palydovas, po kurios ledynais yra skysto vandens vandenynas, ir kurioje galbūt gali egzistuoti gyvybė. Tai paaiškėjo praeitą savaitę, kai paskelbta apie mokslinių instrumentų zondui parinkimą. Instrumentai numatomi devyni: magnetometras ir magnetinio aido matuoklis, spektrometras ir fotoaparatas, radaras, termokamera, masės spektrometras, ultravioletinis spektrografas ir dulkių masės analizavimo prietaisas. Zondas turėtų būti paruoštas ir išskristi kito dešimtmečio pradžioje, tačiau tikslus laikas dar nepaskelbtas. Nuvykęs į Europą, jis tyrinės, kiek šis palydovas tinkamas gyvybei ir ieškos galbūt jau egzistuojančios gyvybės pėdsakų.

***

Plutono detalės. „New Horizons“ kasdien artėja prie Plutono ir kasdien atsiunčia vis geresnių nuotraukų. Naujausiose matyti, kad Plutono paviršius yra gana įvairaus šviesumo, o poliarinė kepurė, aptikta jau anksčiau, atrodo dar didesnė. Tuo tarpu aplink Plutoną pavojų zondui nematyti – per gegužės mėnesį ilgo nuotolio kamera darytose nuotraukose neaptikta jokių mažų objektų (palydovų, kosminių dulkių ir t.t.), kurie galėtų sutrukdyti „New Horizons“ praskristi pro Plutono sistemą.

Jei norite tiksliau sekti „New Horizons“ kelionę, gauti naujausias žinias iš Plutono prieigų ir pasižiūrėti, kur Plutonas yra danguje, galite atsisiųti „New Horizons“ programėlę Android arba iOS sistemoms.

Prie Plutono „New Horizons“ neužsibus – praskris ir nulėks toliau. Kur toliau? Į Kuiperio žiedą, tyrinėti ten esančius objektus. Kol kas tiksliai neaišku, kuris objektas bus sekantis ar vėlesnis taikinys, bet tai gali būti Eridė – už Plutoną didesnė, tačiau gerokai toliau skriejanti nykštukinė planeta.

***

Suardyta planeta. Saulės masės žvaigždės savo gyvenimus baigia kaip baltosios nykštukės. Jei prie baltosios nykštukės yra likę kiek nors planetų, jos toliau ir sukasi aplink savo žvaigždę. Tačiau jei tai vyksta spiečiuje, pro šalį lekiančios kitos žvaigždės gali sutrikdyti planetų orbitas ir kartais kokia planeta gali priartėti labai arti nykštukės. Tada planeta suardoma į gabalus, kurie susisuka į diską ir po truputį sukrenta į baltąją nykštukę. Dabar aptiktas toks procesas, bevykstantis kamuoliniame spiečiuje NGC 6388 Paukščių Tako pakraštyje. Atradimui prireikė išanalizuoti daugelio teleskopų duomenis, nes iš pradžių objektas buvo klasifikuojamas kaip rentgeno spindulių dvinarė žvaigždė (susidedanti iš neutroninės žvaigždės ir normalios kompanionės). Tik ištyrus, kaip objekto šviesis kito per 200 dienų, pastebėtas charakteringas potvyninio suardymo įvykių blausimas, kuris leido interpretuoti duomenis kitaip. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Per sunkūs spiečiai. Kamuoliniai spiečiai yra šimtų tūkstančių ar milijonų žvaigždžių telkiniai, dažnai randami galaktikų pakraščiuose (bet būna ir ne tik juose). Dabar ištyrus 125 tokius spiečius galaktikoje NGC 5128, nustatyta, kad kai kurie iš jų yra pernelyg masyvūs. Ta prasme, jų masės ir šviesio santykis yra gerokai didesnis, nei kitų žinomų spiečių – ar paimtume spiečius iš mūsų ir aplinkinių galaktikų, ar kitus spiečius iš NGC 5128. Tokių neįprastų spiečių yra kelios dešimtys. Papildoma masė gali būti juodoji skylė spiečiaus centre arba tamsiosios materijos sankaupa – abu variantai yra gana egzotiški ir gali pakeisti mūsų supratimą apie kamuolinių spiečių formavimąsi. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždėdaros žybsnio galaktika M94. ©Leonardo Orazi

Savaitės paveiksliuke matome galaktiką su labai ryškiu centriniu žiedu (mėlyna spalva). Tai – M94, kurioje vyksta žvaigždėdaros žybsnis (angl. starburst). Dujos, krisdamos iš galaktikos pakraščių į centrą, susitelkia į tankų žiedą, kuriame pradeda formuotis žvaigždžių spiečiai, nušviečiantys aplinką labai ryškia ultravioletine jaunų žvaigždžių šviesa. Tačiau M94 turi ne tik vieną žvaigždėdaros žiedą, bet ir antrą – didesnį ir nepilną. Tokios sudėtingų procesų pilnos galaktikos padeda tobulinti jų evoliucijos teorijas, ir apskritai įdomiau, kai jos labai įvairios ir nesikartoja.

***

Susidūrimas čiurkšlėje. Aktyvūs galaktikų branduoliai kartais išspjauna čiurkšles – beveik šviesos greičiu judančius siaurus plazmos srautus, nusidriekiančius per galaktiką ir už jos. Dabar pirmą kartą užfiksuota, kaip vienas medžiagos sutankėjimas čiurkšlėje pasiveja kitą ir su juo susiduria. Maža to, nors čiurkšlės paprastai stebimos radijo ar rentgeno spinduliuose, šįkart atradimas padarytas naudojant regimųjų spindulių informaciją. Tam prireikė Hablo teleskopo stebėjimų, atliktų 1994, 1996, 2002 ir 2014 metais. Juose matyti, kaip vienas medžiagos gumulas po truputį artėja prie kito; abu gumulai nutolę per kelis šimtus parsekų nuo galaktikos centro. Kai gumulai susiliečia, visas regionas nušvinta – tai rodo, kad įvyko smūgis ir medžiaga smarkiai įkaito.

***

Čiurkšlių kilmė. Aukščiau minėtos čiurkšlės atsiranda dėl magnetinio lauko susisukimo prie juodosios skylės. Tačiau ar jų atsiradimas susijęs su didesnio masto procesais? Keista, bet atrodo, kad susijęs. Ištyrus didelę imtį įvairių galaktikų – kai kurių su čiurkšlėmis, kai kurių be – nustatyta, kad beveik visos galaktikos, turinčios čiurkšles, neseniai išgyveno susiliejimą su kita galaktika. Tarp čiurkšlių neturinčių aktyvių galaktikų ši dalis buvo tik 38%. Tai reiškia, kad galaktikų susiliejimas kažkaip sudaro geras sąlygas čiurkšlėms formuotis. Gali būti, kad dviejų galaktikų supermasyvios juodosios skylės besijungdamos įsisuka iki didelių greičių, kas padeda čiurkšlėms formuotis ir išlėkti toli nuo branduolio. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ciklinis laikas. Pabaigai – šiek tiek filosofinis, tačiau kartu ir matematinis, tekstas. Vienas kosmologas bando matematiškai pagrįsti teoriją apie ciklinį laiką – idėją, kad prieš Didįjį sprogimą buvo kita Visata, kuri susitraukė į tašką, iš kurio ir prasidėjo mūsiškė. Tačiau tokia idėja remiasi prielaida, kad kosmologinės lygtys, aprašančios Visatos erdvėlaikio evoliuciją, gali būti pratęstos iki nulinio ir neigiamo laiko. Kiek ta prielaida teisinga ir kaip suvesti laiką su tokiomis idėjomis, skaitykite čia.

***

Štai ir visas kąsnelis šį kartą. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Dar vakar ryte galvojau, kokią gi čia naujieną galima būtų išskirti kaip svarbiausią per visą savaitę, ir staiga visas internetas pratrūko skanduoti – Philae! Philae! Zondas, pernai lapkritį nusileidęs ant kometos ir ten užmigęs, atsibudo! Apie tai, kaip ir apie kitus įdomius dalykus – po kirpsniuku.

***

Viršgarsinis nusileidimas. Dabartinės technologijos gali saugiai Marse nutūpdyti maždaug vienos tonos krovinį. Tokia buvo Marso mokslinės laboratorijos, kurios pagrindinę dalį sudaro Smalsiukas, masė. Ateityje kroviniai bus didesni (žmonių išsilaipinimui reikės bent penkių tonų masės aparato), taigi ir nusileidimo technologija turės būti atnaujinta. NASA kuria ir praeitą savaitę antrą kartą išbandė Mažo tankio viršgarsinį stabdiklį (Low-density supersonic decelerator, LDSD). Pirmasis bandymas pernai vasarą nepavyko, kai vos išsiskleidęs suplyšo parašiutas. LDSD sudaro dvi dalys – „skraidanti lėkštė“, išsiskleidžianti aplink krovinį ir sustabdanti jo greitį iki maždaug 2,3 karto didesnio už garso greitį; tada išsiskleidžia parašiutas, stabdantis sistemą toliau. Deja, bet antrasis bandymas irgi nebuvo sėkmingas – parašiutas ir vėl subliuško.

***

Išskleista LightSail burė. ©The Planetary Society

Nepaisant dviejų gedimų, LightSail misija tęsiasi sėkmingai. Išgyvenęs du operacinės sistemos pakibimus, palydovas-kubiukas praeitą sekmadienį išskleidė Saulės burę ir netrukus atsiuntė jos nuotrauką. Taigi atrodo, kad viskas gerai ir kad Saulės burių technologija toliau žengia į priekį.

***

Savaitės filmukas – apie orbitas. Palydovų orbitas aplink Žemę. Jos negali būti labai artimos paviršiui, nes palydovai sudegs atsmoferoje. Tačiau kiek arti yra saugu skristi?

***

Išgyvenęs Merkurijus. Dauguma žinomų egzoplanetų sistemų turi daug planetų arti žvaigždės. Mūsų Saulės sistema atrodo neįprastai, nes Merkurijus yra santykinai labai toli. Bet gali būti, kad Merkurijus – tik viena planeta iš keturių, išgyvenusi iki dabar. Bent jau taip teigia pora astronomų, pasiūlę tokį Saulės sistemos vidinės dalies evoliucijos modelį. Pagal šį modelį, visose planetinėse sistemose planetų susiformuoja gana daug, iš pradžių jos yra metastabiliose, t.y. ilgą laiką išsilaikančiose nepakitusiomis, orbitose, bet ilgainiui pradeda susidūrinėti tarpusavyje, taip prarasdamos dalį planetų. Susidūrimai dažnesni žvaigždės jaunystėje, taigi planetos, kurios galėjo būti arčiau Saulės, nei Merkurijus, išgyveno ne ilgiau, nei 10% dabartinio Saulės amžiaus. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kokia bebūtų Merkurijaus ankstyvoji istorija, dabartinės jo savybės taip pat kelia klausimų. MESSENGER duomenis analizuojantys mokslininkai aptiko daugybę tektoninių lūžių, tarsi laiptų, kurie greičiausiai susiformavo planetai vėstant ir traukiantis. Tačiau jei toks paaiškinimas būtų tiesa, lūžių turėtų būti visur planetoje maždaug po vienodai. O yra kitaip – dauguma lūžių sutelkti dviejose juostose, kurios driekiasi šiaurės-pietų kryptimi maždaug priešingose planetos pusėse. Be to, pietiniame pusrutulyje lūžių yra gerokai daugiau, nei šiauriniame. Kaip paaiškinti tokį jų išsidėstymą, kol kas neaišku. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Geophysical Research Letters.

***

Kometa spjaudosi. Artėdama prie Saulės, Rosettos kometa 67P tampa vis aktyvesnė. Neseniai pastebėta, kad kai kuriuose jos regionuose medžiagos čiurkšlės į aplinką lekia ir nusileidus Saulei. Tai reiškia, kad Saulės šviesos pakanka, jog per dieną įkaistų popaviršiniai kometos sluoksniai, kurie vis dar garuoja ir naktį. Perihelį – artimiausią Saulei orbitos tašką – kometa pasieks rugpjūčio viduryje.

***

Philae pabudo. Šeštadienį buvo pranešta, kad greičiausiai atrasta Philae nusileidimo vieta. Lapkričio 12-ą dieną ant kometos Philae nusileido ten, kur reikia, tačiau nesuveikė harpūnai, turėję prikabinti zondą prie kometos paviršiaus, ir pašokęs jis nulėkė tolyn. Tiksli nusileidimo vieta liko neaiški. Dar gruodį identifikuotos penkios dėmės pirmojo atsimušimo apylinkėse, kurios galėjo būti zondo nusileidimo taškai. Ir štai dabar keturios iš jų išbrauktos iš sąrašo, o viena – liko. Toje vietoje matyti šviesi dėmė, kuri atitinka ir informaciją apie signalo kelionės trukmę iš zondo ir atgal, ir tikėtiną Philae judėjimo trajektoriją po prisilietimo prie kometos.

O štai vakar pasaulį apskriejo žinia, kad Philae atsibudo! Tiesa, atsibudo jis turbūt prieš keletą dienų, nes informacija, kurią atsiuntė, buvo ne tik tos akimirkos, tačiau ir istorinė. Informacijoje, gautoje Darmštate esančiame valdymo centre, nurodyta Philae sistemų būklė, darbinė temperatūra (-35 laipsniai Celsijaus) ir turima galia (24 vatai). Artimiausiomis dienomis ryšys su zondu turėtų būti sustiprintas ir prasidės moksliniai tyrimai, kurių nepavyko atlikti lapkritį.

***

Cereros šviesos. Norite apskristi aplink Cererą? Dabar galite pamatyti, kaip tai atrodytų – Dawn zondo komanda sukūrė trimatį planetos modelį pagal zondo atsiųstus duomenis.

Tarp tų duomenų yra ir geriausios kokybės šviesių dėmių nuotraukos. Dabar jau matyti, kad dėmės susideda iš daugelio nevienodo dydžio šviesių taškų, tačiau jų kilmė vis dar lieka paslaptimi. Manoma, kad taip gerai Saulės šviesą atspindėti gali lygus ledas arba druskų kristalai. Ateityje galbūt bus padaryta šio kraterio nuotrauka su trumpesniu išlaikymu, kad dėmės nešvytėtų taip ryškiai – tada greičiausiai pavyks įžiūrėti daugiau detalių.

***

Jupiterio įdomumai. Jupiterio Didžioji raudonoji dėmė po truputį mažėja. 1890-aisiais jos skersmuo siekė tris Žemes, 1979-aisiais – tik dvi, o dabar – maždaug 1,2 Žemės skersmens. Nežinia, ar ši audra pranyks visiškai, ar susitraukusi vėl ims didėti, tačiau bent jau dabartinės dėmės didybė jau praeityje. O kaip ji galėjo atrodyti XIX a. pabaigoje, galite pamatyti čia – vienas astrofotografas atkūrė galimą tuometinį vaizdą, koks jis atrodytų pro dabartinius teleskopus.

Jupiterio palydovas Ijo – vienintelis, neskaitant Žemės, Saulės sistemos kūnas su aktyviais ugnikalniais. Jame netgi yra didžiulis lavos ežeras. Dabar paskelbti stebėjimų duomenys, rodantys, kad lava ežere nuolat mainosi – dideli jos gabalai atvėsta, sustingsta ir nuskęsta, o naujos išsilydžiusios uolienos kyla į paviršių. Tai paaiškėjo iš stebėjimų, kuriuose matyti švytėjimas, kylantis iš dviejų ežero vietų. Švytėjimo spektras atitinka tai, ko būtų tikimasi iš skęstančios ir kylančios lavos. Tyrimo rezultatai publikuojami Astronomical Journal.

Kito dešimtmečio viduryje NASA ketina nusiųsti zondą į Jupiterio palydovą Europą. Bet jei misija bus sėkminga, tai šis zondas turėtų būti tik pirmasis iš daugelio. NASA administratorius Čarlzas Bolden (Charles Bolden) teigia, kad šiuo metu jau planuojami tolesni Europos tyrimų žingsniai. Taip tyrinėti būtų netgi geriau, nei bandyti visus rezultatus pasiekti viena misija, nes sumažėja rizika, kad visi tyrimai žlugs, jei kas nors atsitiks zondui.

***

Paklydęs spiečius. Spiečius NGC 2419 matomas šiauriniame dangaus pusrutulyje, Lūšies žvaigždyne, nors pamatyti jį prireiks neblogo mėgėjiško teleskopo. Šiame dangaus skliauto regione nėra kitų spiečių, nes jo kryptis – tolyn nuo Galaktikos centro, kur spiečiai daugiausiai susitelkę. Ilgą laiką buvo ginčijamasi, ar NGC 2419 priklauso mūsų Paukščių Tako galaktikai, ar ne. Nors dabar jau gerai žinome atstumą iki jo – 82 kiloparsekai, tai reiškia, kad spiečius yra gerokai toliau nuo Galaktikos centro, nei bet kuris kitas žinomas – klausimas lieka galutinai neatsakytas. Priklausomai nuo spiečiaus greičio, jis arba sukasi aplink mūsų Galaktiką (viena orbita trunka 3 milijardus metų), arba lekia pro šalį. Panašiai, beje, elgiasi ir Magelano Debesų galaktikos – gali būti, kad ir jos nėra Paukščių Tako palydovai, o tik pro šalį lekiančios paklydėlės.

***

Galaktikos vijos. Kiek vijų turi mūsų Galaktika? Atrodytų, paprastas klausimas – paimi ir suskaičiuoji. Bet kaip suskaičiuoti, kai pats esi vijų disko plokštumoje? Tą padaryti galima stebint jaunus žvaigždžių spiečius. Jų padėtys turėtų atitikti spiralinių vijų padėtis, nes būtent ten formuojasi daugiausiai žvaigždžių, iš kurių susideda ir tie spiečiai. Naujausi stebėjimai patvirtina, kad Paukščių Takas turi keturias vijas. Anksčiau taip buvo teigiama remiantis radijo bangų stebėjimais, kurie parodo neutralių vandenilio dujų išsidėstymą. Nauji stebėjimai patikslina vijų padėtį ir formą. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale MNRAS.

***

Multivisatos. Kas yra multivisata? Šis terminas fizikoje turi keletą reikšmių, jis sutinkamas ir kvantinėje fizikoje, ir stygų teorijoje, ir kosmologijoje. Apie kosmologinę multivisatos reikšmę – ir paties termino, ir koncepcijos filosofinę svarbą – skaitykite šioje esė.

***

Kosmoso tyrimų vertė. Eilinis tekstas apie kosmoso tyrimų naudą. Šįkart – apie labai žemišką, ekonominę vertę. Didžioji dalis kosminiams tyrimams skiriamo finansavimo sukasi „žemiškoje“ ekonomikoje – inžinerijoje, statybose, IT sektoriuje. O kur dar visoks kosminių tyrimų centrus aptarnaujantis personalas. Taip pat kosminiai tyrimai, tiksliau sakant kosmoso pramonė, kelia bendrą Žemės gyventojų gerovę per įvairios paskirties palydovus orbitoje; ateityje, tikiuosi, gerovė didės ir dėl asteroidų kasinėjimo bei panašių grandiozinių projektų. Beje, straipsnis įdomus ir tuo atžvilgiu, kad Lietuva šiuo metu stoja į Europos kosmoso agentūrą, taigi neabejotinai pasigirs komentarų, kad kam mums ta narystė reikalinga. Ogi reikalinga, nes kiekvienas doleris, investuotas į ESA programas, šalims-narėms grįžta dešimteriopai.

***

Tai tiek kąsnelio šiam kartui. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Praeitą savaitę daug buvo kalbama apie Marso kolonizavimą, dar šiek tiek naujienų yra iš egzoplanetų fronto, taip pat kai kas karšto (litterally) atskriejo iš Veneros. Skaitykite po kirpsniuku.

***

SpaceX problemos. Vakar SpaceX turėjo į Tarptautinę kosminę stotį išsiųsti eilinę atsargų pilną raketą, o jos pirmąją stadiją vėl pabandyti nutupdyti ant plūduriuojančios platformos, kaip jau nesėkmingai bandė du kartus. Deja, misija buvo visiškai nesėkminga – praėjus vos pustrečios minutės po pakilimo, raketa ir atsargų kapsulė susprogo. Kol kas neaišku, kas sukėlė katastrofą.

***

Veneros ugnikalniai. Veneros paviršiuje labai karšta, bet kai kuriose vietose – šiek tiek karščiau, nei kitur. Daugiau nei šimtu laipsnių karščiau. O tų karštų zonų dydis siekia nuo 1 iki 200 kvadratinių kilometrų. Dauguma karštųjų zonų rastos viename regione – Graniki tarpeklyje, kurio paviršius jau seniau datuotas kaip labai jaunas. Šios ir kitos savybės leidžia spręsti, kad Veneroje vis dar yra veikiančių ugnikalnių, o iš jų išsiveržusi lava lokaliai pakaitina paviršių. Šis atradimas paverčia Venerą trečiu žinomu objektu Saulės sistemoje, šalia Žemės ir Ijo, kuriame vyksta aktyvus vulkanizmas. Tyrimo rezultatai publikuoti Geophysical Research Letters.

***

Rosetta tęsiasi. Rosettos misija buvo suplanuota iki šių metų pabaigos. Tačiau paskatinti gerų rezultatų, NASA vadovai nusprendė ją pratęsti dar devyniems mėnesiams, iki kitų metų rugsėjo. Šių metų rugpjūtį kometa pasieks perihelį – artimiausią Saulei orbitos tašką – ir tada jau nuo jos tols. Pratęsta misija Rosettai leis ilgiau tyrinėti rimstančią kometą. Tiesa, Rosettai neužteks kuro, kad skrajotų aplink kometą po šių metų pabaigos, taigi ji ant kometos turėtų būti nutupdyta per keletą mėnesių ir dirbs dar apie pusmetį jau ant paviršiaus.

***

Marso gyvybė. Saulės sistemos apyaušryje ilgą laiką Žemė ir Marsas gyveno panašiomis sąlygomis, bombarduojami asteroidų ir šildomi Saulės. Taip pat jie vienas į kitą mėtėsi akmenimis – meteoroidais, kurie po rimto smūgio išlėkdavo iš vienos planetos ir po kurio laiko nulėkdavo į kitą. Gali būti, kad vienoje iš planetų užsimezgusi gyvybė taip nukeliavo ir į kitą. Taigi, yra tikimybė, kad Marse galima rasti pirmųjų Žemės gyventojų fosilijų. Arba atvirkščiai, kas būtų dar įdomiau.

O gyvybės liekanų paieškoms Marse galėtų tikti kai kuriuose krateriuose aptiktas „smūginis stiklas“. Tokios uolienos susidaro meteorų smūgių metu, o pernai analogiškuose dariniuose Antarktidoje buvo aptiktos gerai išsilaikiusios gyvų padarų liekanos. Dabar ištyrus Marso apžvalgos zondo (MRO) duomenis, nustatyta, kad tokių uolienų yra ir Marse. Tokie atradimai labai naudingi ruošiantis naujo marsaeigio, kuris ieškos būtent gyvybės (ir kadaise buvusios, ir gal dabar egzistuojančios) pėdsakų. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Icarus.

***

Marso kolonijos. NASA žmones į Marsą nuskraidinti žada po poros dešimtmečių. Tačiau jau dabar pradedama galvoti, kur jiems geriausia būtų nusileisti. Spalį ketinama surengti konferenciją-diskusiją, kurioje būtų pasiūlytos kelios maždaug 100 km skersmens nusileidimo zonos. Šiose zonose turėtų būti ir įdomių tyrimams vietų, ir pakankamai resursų (ypač ledo, iš kurio galima gauti vandens, deguonies ir vandenilio), reikalingų astronautams. Kažkuri nusileidimo zona turbūt bus pasirinkta per keletą metų.

Vienas iš dalykų, ko reikės ateities astronautams – naujo modelio skafandrai. Dabartiniai skafandrai yra pritaikyti mikrogravitacijos sąlygoms, tačiau netinkami darbui didesnėje gravitacijoje. Jie prastai lankstosi per liemenį, apatinė kūno dalis apskritai yra gerokai sukaustyta. Vieną tokį ateiviškai atrodantį skafandrą, pavadintą Z-2, NASA šiuo metu gamina. Prototipas turėtų būti pagamintas iki rugsėjo, o šių metų pabaigoje ar kitąmet išbandytas Tarptautinėje kosminėje stotyje.

Kai astronautai galiausiai nuskris į Marsą, jie ten gali pamatyti mėlynas pašvaistes. Pašvaistės Marse gali susidaryti po stipresnių Saulės žybsnių, o kiltų jos netgi ne ties ašigaliais, bet visoje atmosferoje, mat Marso magnetinis laukas, generuojamas rūdos klodų po paviršiumi, yra išsidėstęs lopais po visą planetą. Jau seniau žinoma, kad pašvaistės Marse egzistuoja, bet tik dabar, pasinaudojus magnetinių laukų ir atmosferos sąlygų generatoriumi Planeterella, pavyko nustatyti, kad jos turėtų švytėti ir mėlynai. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Planetary and Space Science.

***

Jupiterio migracija. Mūsų Saulės sistema, palyginus su kitomis, yra neįprasta tuo, jog masyvios planetos yra toli nuo žvaigždės. Kaip ji tokia susiformavo? Vieno naujo skaitmeninio modelio rezultatai teigia, kad reikšmingą įtaką vidinių planetų evoliucijai padarė Jupiterio migracija. Jau seniai manoma, kad Jupiteris susiformavo >5 astronominių vienetų atstumu nuo Saulės, tada atmigravo maždaug iki ten, kur dabar yra Marsas, o paskui vėl iškeliavo tolyn. Šios migracijos metu jis „susirinko“ daugybę planetoidų, užrakino juos į orbitinį rezonansą ir taip sudarė jiems sąlygas smarkiai daužytis tarpusavyje. Taip vidinėje Saulės sistemos dalyje atsirado akmenukų ir dujų diskas, kuris galėjo nutempti daugumą jaunų centrinių planetų į Saulę. Tuo tarpu keturios išlikusios planetos susiformavo iš to, kas liko Jupiteriui iškeliavus tolyn. Taip galima paaiškinti, kodėl Saulės sistemos vidinės planetos yra mažos, ir kodėl nėra planetų arčiau Saulės už Merkurijų. Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences.

***

Savaitės filmukas – irgi apie kosmines keliones. Tik jau tolimesnes, nei į Marsą. Jame klausiama, ar kada nuskrisime iki kitų žvaigždžių:

***

Kometiška egzoplaneta. Planetos, skriejančios arti savo žvaigždžių, gali prarasti daug atmosferos dujų dėl intensyvios spinduliuotės. Žemė irgi šiek tiek praranda. Dabar atrasta egzoplaneta, kuri atmosferą praranda taip sparčiai, jog tampa panaši į kometą. Gliese 436b už Žemę masyvesnė maždaug 22 kartus, o skrieja arti savo žvaigždės. Pasižiūrėjus į sistemą ultravioletiniuose spinduliuose pastebėta, kad likus dviems valandoms iki planetos tranzito, žvaigždę uždengia debesis, sugeriantis apie pusę žvaigždės UV spindulių; debesis pasitraukia tik praėjus daugiau nei trims valandoms po tranzito. Debesį geriausiai paaiškina atmosferos garavimas, siekiantis 100-1000 tonų dujų per sekundę. Nors šis skaičius atrodo didelis, jis tikrai nepakankamas, kad planeta netektų visos atmosferos per žvaigždės gyvavimo amžių. Tiesa, praeityje atmosfera garuoti galėjo ir sparčiau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Egzoplanetų atjaunėjimas. Planetos susiformuoja netrukus po savo žvaigždžių, taigi jų amžius yra panašus. Todėl atradus baltąją nykštukę logiška tikėtis, kad aplink ją besisukančios planetos taip pat bus senos. Tačiau dabar atrasta sistema, sudaryta iš labai karštos (taigi neseniai tokia virtusios) baltosios nykštukės ir planetos, kuri atrodo keliais milijardais metų jaunesnė. Kaip tai paaiškinti? Prieš žvaigždei tampant nykštuke, jos išoriniai sluoksniai nulėkė tolyn į tarpžvaigždinę erdvę. Dalis šios karštos plazmos nukrito į planetą, kur susiliejo su jos atmosfera ir šią įkaitino. O karštesnė planeta atrodo ir jaunesnė, nes temperatūra yra vienas iš kriterijų, pagal kurį nustatomas planetos amžius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ūkas Sharpless 308. ©Kfir Simon

Savaitės paveiksliuku parinkau tiesiog gražų vaizdą – masyvios žvaigždės vėjo sukurtą ūką-burbulą. Burbulo skersmuo – apie 20 parsekų, jis susideda iš tarpžvaigždinių dujų, kurias sustūmė centre esančios ryškios mėlynos žvaigždės pučiamas vėjas. Ši žvaigždė gyvuos neilgai, iki supernovos sprogimo jai liko mažiau nei milijonas metų.

***

Rentgeno aidai. Vienas iš būdų pamatyti, kas vyko (santykinai netolimoje) praeityje, yra šviesos aidai. Bet koks ryškesnis žybsnis gali palikti aidą aplinkinėse struktūrose, kurį pamatome kažkiek vėliau, nei patį žybsnį. Neutroninė žvaigždė Skriestuvo X-1 prieš dvejus metus labai ryškiai sužibo rentgeno spindulių ruože. Keletą mėnesių tie rentgeno spinduliai vis pasiekdavo mus iš truputį skirtingų vietų, atsispindėję nuo įvairių tarpžvaigždinių debesų. Naudodami šią informaciją, astronomai sugebėjo gerokai patikslinti X-1 poziciją danguje ir atstumą iki jos – pasirodo, žvaigždė nuo mūsų nutolusi per 10 kiloparsekų, dvigubai daugiau, nei buvo manyta iki šiol. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

140 milijonų Saulių. Supermasyvių juodųjų skylių masės paprastai matuojamos pagal žvaigždžių arba jonizuotų dujų judėjimą. Tačiau dabar galaktikos NGC 1097 centrinio objekto masė apskaičiuota naudojantis molekulinių dujų stebėjimais. Čilėje esančiu ALMA teleskopų masyvu gauta vandenilio cianido (HCN) ir formilo (HCO) spektrinių linijų informacija leido nustatyti šių dujų judėjimo greičius, o iš to paaiškėjo ir jas traukiančios juodosios skylės masė – 140 milijonų Saulės masių. Tai toli gražu nėra pati masyviausia juodoji skylė, tačiau rezultatai parodo, kad ALMA teleskopas gali būti pritaikytas ir šioje srityje. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Anglies miglos. Daugumoje galaktikų nemažą dalį žvaigždžių šviesos sugeria dulkės. Ankstyvose galaktikose dulkių turėtų būti mažiau, tačiau kol kas tai patikrinti buvo neįmanoma. Dabar naujausi stebėjimai atskleidžia, kad labai tolimose galaktikose (kurias matome tokias, kokios jos buvo Visatos jaunystėje) tikrai yra mažiau dulkių. Šitai išsiaiškinti pavyko nustačius, kad jose yra daug jonizuotos anglies dujų. Jei anglis yra dujinėje formoje, vadinasi ji nėra dulkėse, taigi ir dulkių yra nedaug, nes be anglies dulkės beveik nesiformuoja. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Tai tiek kąsnelio šiam kartui. Kaip visada, jūsų komentarai ir klausimai labai laukiami.

Laiqualasse

Su sąlyga, kad praeitą savaitę praleidau miškuose ir neparašiau kąsnelio, šįkart jis bus dvigubas. Netgi didesnis, nei dvigubas. Ten rasite visko – NASA raketos bandymų, asteroidų kasinėjimo, Saturno žiedų, Charono vietovardžių, žvaigždžių sprogimų ir netgi Visatos mirties. Kaip visada, skaitykite po kirpsniuku.

***

Raketos bandymai. NASA toliau bando naujosios raketos-nešėjos SLS (Space Launch System) variklius. Praeitą savaitę pagrindinis variklis išbandytas darbiniu režimu, t.y. įjungtas visoms devynioms minutėms, kurias veiks ir tikro raketos pakilimo metu. Testas buvo labai sėkmingas, jokių problemų neužfiksuota. Čia rasite ir bandymo vaizdo įrašą. Varikliai iš principo yra tokie patys, kaip ir naudotieji Šatluose, tačiau atnaujinti ir patobulinti.

***

Finansiniai trukdžiai. Šiuo metu NASA finansuoja Boeing ir SpaceX kompanijų projektus sukurti ir pagaminti kapsules įguloms skristi į Tarptautinę kosminę stotį ir kitur kosmose. Tačiau dėl NASA biudžeto apkarpymų šių projektų vykdymas vėluoja – jie beveik neabejotinai nebus baigti 2017-aisiais, o teks palaukti iki 2019 metų ar netgi dar vėliau. Todėl NASA yra priversta toliau leisti pinigus, pirkdama vietas astronautams Rusijos „Sojuz“ kapsulėse. Skrydžiai su amerikietiškomis kapsulėmis būtų žymiai pigesni, tačiau tas kapsules pirmiausia reikia pagaminti.

***

Driežiški robotai. Yra tokie driežai – gekonai. Jie puikiai laipioja sienomis ir prikimba prie beveik bet kokio paviršiaus. Šio sugebėjimo paslaptis – daugybė plaukelių ant kojų, kuriuos prilietę prie paviršiaus jie ant jo išsilaiko dėl molekulių tarpusavio traukos jėgų, vadinamų van der Valso jėgomis. Jau kurį laiką NASA tiria galimybes šią savybę pritaikyti robotuose. Dabar jau sukurti veikiantys prototipai, kurie neseniai buvo išbandyti nesvarumo sąlygomis parabolinio skrydžio metu lėktuve. Ir jie puikiai veikia – gekoniškomis rankenomis galima sugriebti ir manipuliuoti net ir šimto kilogramų masės krovinius. Ateityje tikimasi, kad tokie kibūs paviršiai dengs robotų kojas, o šie galės ropinėti kosminių stočių paviršiumi ir atlikti visokius darbus.

***

Aukštos raiškos teleskopas. Hablas kol kas dar veikia, bet jo misija jau eina į pabaigą. Džeimso Vebo teleskopas netrukus pakils į kosmosą jį pakeisti. O kas laukia po to? Gali pasirodyti, kad apie tai galvoti dar anksti, bet visgi tokios didžiulės misijos turi būti planuojamos smarkiai iš anksto. Taigi grupė mokslininkų pradėjo galvoti apie teleskopą, kuris kada nors – po kelių dešimčių metų – pakeis Džeimsą Vebą. Projektas kol kas vadinamas Aukštos raiškos kosminiu teleskopu (High definition space telescope). Jo pagrindinis veidrodis turėtų būti 12 metrų skersmens, tai leis pasiekti 24 kartus aukštesnę raišką, nei Hablu ar Džeimsu Vebu. Taip bus galima aptikti egzoplanetas 30 parsekų nuotoliu, stebėti pavienes žvaigždes Andromedos galaktikoje ir išskirti galaktikų, iš kurių šviesa iki mūsų keliavo 10 milijardų metų, struktūrą. Daugiau idėjų ir jų pagrindimo galite perskaityti projekto puslapyje.

***

Persėidų lietus Niu Džersyje. ©Jeff Berkes

Praeitą savaitę piką pasiekė meteorų Persėidų lietus. Taip jie vadinami todėl, kad atrodo, jog visi lekia maždaug iš Persėjo žvaigždyno. Daugybę nuotraukų rasite čia, čia ir čia. Sakoma, kad šis Persėidų lietus – gražiausias per daugybę metų.

***

Kada daryta ši nuotrauka? Astronomija padeda išsiaiškinti! Autorius/ė nežinoma(s)

Antrasis paveiksliukas šiame kąsnelyje iš pažiūros atrodo visai nesusijęs su astronomija. Ir tikrai, ši nuotrauka, daryta penktajame dešimtmetyje, visiškai nėra astronominė. Tačiau astronomija gali padėti tiksliau išsiaiškinti nuotraukos datą. Tiesa, nuotrauka yra ne viena – jos iš viso keturios; vienoje iš jų matyti pilnėjantis Mėnulis, o šioje – besileidžianti Saulė. Ir tokie dalykai padeda nustatyti tikslesnę datą 1948-1950 metų rugpjūtis. Plačiau su šia detektyvine istorija susipažinti galite čia.

***

Asteroidų paieškos. Šiuo metu žinome jau daugybę asteroidų, kurie gali kelti pavojų Žemei. Bet kasdien jų atrandama vis daugiau. Bet dedikuotų tokioms paieškoms teleskopų nėra. Ar bent jau nebuvo iki šiol. Praeitą savaitę pradėjo veikti pirmasis iš dviejų ATLAS teleskopų Havajuose. ATLAS projekto tikslas – skanuoti visą naktinį dangų, ieškoti judančių objektų ir duoti bent vienos dienos perspėjimą prieš į Žemę nukrentant meteoritui.

Kitas būdas ieškoti asteroidų – kosminiai teleskopai. Prieš mėnesį tokį teleskopą paleido kompanija Planetary Resources, o per artimiausius metus jie ketina sukurti daugybę vis sudėtingesnių zondų, kurie artimus Žemei teleskopus stebės, aplankys ir ištirs. Viso to pasekmė gali būti realus asteroidų kasinėjimas jau 2025-aisiais metais. Pirmieji jų planai – iš asteroidų gabenti vandenį, o kai kuriuos mineralus panaudoti kosminių laivų kuro papildymui orbitoje. Vėliau sektų metalų išgavimas ir gabenimas į Žemę arba panaudojimas orbitoje.

***

Mėnulis slenka pro Žemę. ©NASA/NOAA

Štai ir trečiasis šio Kąsnelio paveiksliukas. Netgi judantis! Čia matome, kaip Mėnulis praslenka Žemės disku. Nuotraukos darytos iš DISCOVR teleskopo, kuris stebi Žemę nutolęs nuo jos apie pusantro milijono kilometrų, pirmajame Saulės-Žemės Lagranžo taške. Teleskopo paskirtis – stebėti kosminius orus ir siųsti perspėjimus apie artėjančias Saulės audras.

***

Saulės dėmės. Saulės diske beveik bet kada galima pamatyti dėmių (tik negalima žiūrėti į Saulę plikomis akimis, nesakykit, kad neperspėjau!). Dėmių skaičius, laikui bėgant, kinta – jis priklauso nuo Saulės aktyvumo. Šis skaičius sekamas jau daugiau nei keturis šimtus metų, nuo XVII amžiaus pradžios. Bet Saulės dėmių skaičius – gana subjektyvus parametras, nes dėmės gali būti susiliejusios, kai kurias sunku įžiūrėti, jas pamatyti reikia gero regėjimo, ir taip toliau. Taigi dabar sukurtas naujas metodas, kaip skaičiuoti Saulės dėmes, ir pritaikytas istoriniams duomenims (Saulės piešiniams, vėliau – nuotraukoms) patikrinti. Pagal šį metodą gaunami rezultatai rodo, kad Saulės dėmių skaičius pastaruosius keturis šimtus metų kito reguliariai, be jokių ilgalaikių pokyčių. Anksčiau buvo manoma, kad XVII a. pabaigoje buvo pusšimtį metų trukęs Saulės dėmių minimumas, o XX a. viduryje – maksimumas.

***

Pirmasis savaitės filmukas – apie nusileidimą ant kometos. Tiksliau, kodėl tai taip sunku padaryti ir kodėl Philae patyrė problemų.

***

Kometos perihelis. Tuo tarpu Rosetta sėkmingai sukasi aplink kometą 67P, kuri praeitą ketvirtadienį pasiekė savo orbitos perihelį – artimiausią Saulei tašką. Dabar kometa po truputį tolsta, bet tai nereiškia, kad joje greitai nurims aktyvumas. Gal net priešingai – gilūs klodai tik per laiką yra paveikiami Saulės šviesos, taigi visokių įdomybių dar turbūt matysime nemažai. Viena tokia įdomybė – vos dviems savaitėms likus iki perihelio kometoje išsiveržusi ryškiausia čiurkšlė. Išsiveržimas truko mažiau nei 20 minučių, tačiau jo metu dujos reikšmingai papildė kometos uodegą ir pastebimai sumažino jos magnetinį lauką. Išsiveržusios dujos daugiausiai buvo vandenilio sulfidas, tačiau būta ir daugybės kitokių medžiagų, išskyrus vandens – visų jų pėdsakai matyti kometos uodegoje.

***

Marso kasinėjimai. Trečiasias nusileidimo Marse metines minintis Smalsiukas padarė dar vieną gręžinį – įsiskverbė apie pusantro centimetro į silikatinę uolieną, pavadintą „Buckskin“. Kaip ir kituose gręžiniuose, taip ir šiame raudonos dulkės pasirodė esančios tik pačiame paviršiuje, o netrukus prasidėjo pilka uoliena. Kol kas dar analizuojami mėginiai, kurie susidarė iš gyvybei tinkamoje aplinkoje egzistavusių uolienų.

2020-aisiais metais į Marsą nuskris naujas NASA zondas, kol kas vadinamas tiesiog Mars 2020. Viena iš jo užduočių – parsiųsti į Žemę mėginių, kurie bus tiriami laboratorijose. Tai sukelia rimtą problemą – kaip užtikrinti, kad mėginiai nebūtų užteršti iš Žemės atkeliavusiomis nepageidautinomis medžiagomis, ypač biologinėmis? Apie tai diskutavę mokslininkai vieningos išvados prieiti nesugebėjo. Visgi sutariama, kad maksimalus leistinas užterštumo lygis turėtų būti toks, kad nereikėtų mėginių grąžinimo dėžės atskirai pakuoti į hermetišką maišą prieš skraidinant ją į Marsą.

***

Cereros vaizdai. Iš „Dawn“ zondo atsiųstų nuotraukų sudėtas vaizdo klipas apie nykštukinę planetą Cererą. Jame pamatysite ir garsiuosius kraterius, ir piramidės formos kalną, ir kitas paviršiaus struktūras.

Tiesa, tų struktūrų yra mažiau, nei tikėtasi. Kraterių skaičius Cereroje net dešimt kartų atsilieka nuo teorinių prognozių. Paprastai krateriai pranyksta dėl vulkanizmo ar geologinio planetos aktyvumo, bet nei vieno, nei kito požymių Cereroje neaptikta. Gali būti, kad atsakymas yra ledas – jis sudaro apie 30% Cereros masės, o esant tinkamoms sąlygoms, gali būti gana paslankus ir klampus ir per ilgą laiką ištrinti kraterius nuo paviršiaus.

***

Jupiterio spalva. Jupiterio atmosferoje jau kelis šimtmečius siaučia audra, kurią mes matome kaip Didžiąją raudonąją dėmę. Deja, kol kas neaišku, kodėl ji yra raudona, t.y. kokios medžiagos sukuria tą spalvą. Stebėjimų nepakanka, kad tą išsiaiškintume, nes pamatyti žemesnius Jupiterio atmosferos sluoksnius trukdo viršutiniai, o viršutiniuose esančios medžiagos – amoniakas, amonio hidrosulfidas ir vanduo – neaišku, ar jungiasi į kažką raudono. Taigi dabar mokslininkai nusprendė pabandyti atkurti Jupiterio atmosferą laboratorijoje. Jie sukūrė amonio hidrosulfidą ir apšvitino jį elektringomis dalelėmis, panašiai, kaip kosminiai spinduliai paveikia Jupiterio atmosferą. Gauti įvairūs reakcijų produktai, tačiau dar reikia išsiaiškinti, ar nors vienas iš jų gali sukurti tokią raudoną spalvą.

Dar vienas būdas išsiaiškinti daugiau apie ją būtų nuskristi iki Jupiterio ir pasižiūrėti iš arčiau. Viena tokia misija – Junona – jau pakeliui. O kitos planavimas dabar tik pradedamas – praeitą savaitę pirmą kartą susitiko NASA Europos (Jupiterio palydovo) misijos komanda. Misiją ketinama parengti ir paleisti iki kito dešimtmečio vidurio.

***

Saturno žiedai. Saturno žieduose, kaip ir daugelyje kitų panašių struktūrų, dalelių dydžiai pasiskirstę pagal labai aiškų dėsnį: kad ir kokio dydžio daleles nagrinėtume, dvigubai didesnių dalelių bus maždaug 8 kartus mažiau, trigubai didesnių – 27 kartus, ir taip toliau. Dabar sukurtas matematinis modelis, paaiškinantis šį dėsnį. Pasirodo, paaiškinimas yra labai paprastas: kai dvi dalelės susiduria, priklausomai nuo jų tarpusavio greičio jos gali sukibti į vieną arba subyrėti į šipulius. Vien šis procesas ir sukuria stebimą laipsninę funkciją. Tikslus laipsnio rodiklis priklauso nuo medžiagų savybių, tačiau visada yra artimas Saturno žiedų skirstinį aprašančiai vertei 3. Tyrimo rezultatai publikuojami PNAS.

***

Charono pavadinimai. Paskelbtas Charono žemėlapis su pirmaisiais regionų pavadinimais. Tamsuma šiaurėje vis dar vadinasi Mordoras. Taip pat rasime pavadinimų iš „Žvaigždžių karų“ ir „Star Trek“ bei kitokios fantastikos. Tiesa, pavadinimus dar turi patvirtinti Tarptautinė astronomų sąjunga, bet reikia tikėtis, kad su tuo problemų nekils.

***

Jaunas Jupiteris. Aptikta nauja egzoplaneta Eridano 51b; tai yra mažiausia planeta, aptikta tiesiogiai, t.y. stebint jos pačios šviesą, o ne poveikį žvaigždės šviesai ar judėjimui. Planetos masė maždaug du kartus viršija Jupiterio, tačiau amžius – gerokai mažesnis. Apskritai Eridano 51 žvaigždės amžius tėra vos 20 milijonų metų. Tikimasi, kad šis atradimas padės išsiaiškinti daugiau apie Saulės sistemos jaunystę. Šis atradimas – pirmasis projekto „Gemini Planet Imager“ radinys, kurių per artimiausius metus tikimasi žymiai daugiau. GPI stebi 600 jaunų žvaigždžių ir ieško planetų prie jų. Tyrimo rezultatai publikuojami Science.

***

Egzoplanetų vardai. Jau kurį laiką vyksta konkursas NameExoWorlds, kuriuo norima suteikti oficialius vardus kai kurioms egzoplanetoms. Praeitą savaitę atrinkti atsiųsti pasiūlymai ir sudarytas 32 planetų-kandidačių sąrašas. Už vardus-kandidatus galima balsuoti iki spalio pabaigos. Tarp jų yra ir tokių garsenybių, kaip Pegaso 51 b, pirmoji atrasta egzoplaneta prie Saulės tipo žvaigždės, arba tiesiogiai stebėta Fomalhauto b. Balsuoti galima čia.

***

Gyvybės paieška. Praeitą savaitę paskelbta apie naują nežemiškų civilizacijų paieškos projektą, pavadintą „Breakthrough listen“, t.y. „Proveržio klausymu“. Jo metu Green Bank teleskopu JAV ir Parkes teleskopu Australijoje bus skanuojama Galaktikos plokštuma, maždaug milijonas pavienių žvaigždžių ir šimtas artimiausių galaktikų, siekiant aptikti nežemiškos civilizacijos skleidžiamus radijo signalus. Tai yra gerokai didesnis projektas nei ankstesni SETI bandymai, kuriuose buvo apsiribojama 1,4 GHz dažnio bangomis.

***

Litis novoje. 2013-ųjų pabaigoje Kentauro žvaigždyne sprogo nova V1369. Nova – tai žvaigždės sprogimas, kurio metu žvaigždė nėra sunaikinama. Dabar nustatyta, kad būtent šio novos sprogimo metu į aplinką išmesta cheminio elemento ličio. Tai pirmas kartas, kai litis aptinkamas novoje, o atradimas gali paaiškinti, kodėl žvaigždėse aptinkami labai nevienodi ličio kiekiai. Jei litis išmetamas novos metu, jo pasiskirstymas tarpžvaigždinėje erdvėje gali būti labai netolygus; tai leistų susidaryti žvaigždėms su smarkiai besiskiriančiu ličio kiekiu. Tai taip pat padėtų patikslinti Didžiojo sprogimo metu susidariusio ličio įverčius ir geriau patikrinti kosmologinius modelius. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal.

Tuo tarpu kita žvaigždė leidžia pasižiūrėti į Saulės ateitį. Pietų Pelėdos ūkas yra vienas iš daugybės žinomų planetinių ūkų – dujų apvalkalų, kuriuos nusimetė mirštanti panašios į Saulę masės žvaigždė. Ūką sudarančias dujas kaitina centre esanti žvaigždės liekana – baltoji nykštukė, – todėl ūkas švyti įvairiomis spalvomis. Po penkių milijardų metų aplink Saulę irgi susiformuos toks trumpalaikis – keletą dešimčių tūkstančių metų išliksiantis – darinys.

***

Praeitą savaitę paskelbta apie mažiausios supermasyvios juodosios skylės atradimą. Jos masė siekia vos 50 tūkstančių Saulės masių – gerokai mažiau, nei tipiniai milijonai ar milijardai. Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

O iš kitos pusės – kokios didelės gali tos supermasyvios juodosios skylės būti? Apie tai – antrajame savaitės filmuke:

***

Paslaptingas žiedas. Aptiktas galaktikų žiedas, kuris neturėtų egzistuoti. Naudodamiesi gama spindulių žybsniais – ypatingai energingais žvaigždžių sprogimais – astronomai aptiko devynias galaktikas, išsidėsčiusias pusantro gigaparseko skersmens žiedu. Pagal standartinius kosmologinius modelius, aprašančius struktūrų formavimąsi Visatoje, didžiausios struktūros turėtų būti maždaug 10 kartų mažesnės. Kaip galėjo atsirasti tokia milžiniška struktūra – neaišku, tačiau abejonių, kad ji tikrai egzistuoja, beveik nėra – tikimybė, kad toks išsidėstymas atsitiktinis, siekia vos dvi milijonąsias. Tyrimo rezultatai publikuojami MNRAS.

***

Tolimiausia galaktika. Ir vėl sumuštas tolimiausios galaktikos rekordas. EGSY8p7 mes matome tokią, kokia ji buvo prieš 13,2 milijardo metų, t.y. praėjus vos 600 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Jos spinduliuotės spektras į raudonąją pusę pasislinkęs net 9 su puse karto (t.y. visos bangos yra tiek kartų ilgesnės už analogiškas gaunamas Žemėje). Tuo metu Visatoje vyko Rejonizacija – pirmosios žvaigždės ir galaktikos jonizavo aplinkines dujas ir nušvietė Visatą savo šviesa. Tokios galaktikos, kaip EGSY8p7, padeda mums išsiaiškinti daugiau detalių apie šį Visatos raidos periodą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Visata miršta. Žvaigždžių formavimasis Visatoje lėtėja. Tai žinoma jau seniai, bet dabar šis procesas išmatuotas dar vienu būdu. Didelio projekto Galaxy and Mass Assembly (GAMA) rezultatas – daugelio galaktikų stebėjimai įvairiais bangų ilgiais, iš kurių paaiškėja, kad vos per pastaruosius 2 milijardus metų Visatoje kuriamos energijos kiekis sumažėjo kone dvigubai. Šis procesas – negrįžtantis: Visata ir toliau taip po truputį blės, nors iki visiško užgęsimo dar praeis trilijonai metų. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Laiko istorija. Pabaigai – trumpas Stiveno Hokingo idėjų – Didžiojo sprogimo, singuliarumo, Hokingo spinduliuotės – pristatymas animacine forma.

***

Štai toks tas dviejų savaičių vertės kąsnelis. Daugiau panašių pertrūkimų artimiausiu metu nenusimato. Priešingai, gal net rasiu laiko kažką kito parašyti. O iki tol – laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Neretai, kai žiniasklaidoje pranešama apie kokį nors astronominį atradimą, susijusį su labai tolimais objektais (tolimiausia galaktika, tolimiausias kvazaras, dar kas nors tolimiausias ar bent jau vienas iš tolimiausių), būna parašoma, kad tas objektas yra už kiek nors milijardų šviesmečių (atsitiktinis pavyzdys iš Delfio, kitas pavyzdys iš Space.com, kad negalvotumėte, jog vien lietuviškoje spaudoje taip rašoma). Nežinau, ar atkreipėte dėmesį, bet panašių frazių šio blogo įrašuose nerasite; jas pakeičia frazė „objektas matomas toks, koks buvo prieš X milijardų metų“. Taip rašau todėl, kad žiniasklaidos mėgstami atstumo įvardijimai yra klaidingi. O klaidingi jie todėl, kad Visatos plėtimasis vyksta ne šviesos greičiu.

Kai aptinkami tokie tolimi objektai, mokslininkai tiesiogiai negali nustatyti, koks jų atstumas nuo mūsų. Dažniausiai jie nustato objekto raudonąjį poslinkį, o tada įstato šį dydį į atitinkamas kosmologines lygtis, kurios leidžia apskaičiuoti objekto tolimo nuo mūsų greitį ir atstumą iki to objekto. Taip pat galima apskaičiuoti ir laiką, kurį šviesa keliavo nuo to objekto iki mūsų – tai vadinama atgrąžos laiku (angl. lookback time). Šis laikas yra labai svarbus parametras, nes jis parodo, kokio senumo vaizdą matome: jei objekto šviesa iki mūsų keliavo 10 milijardų metų, tai mes jį matome tokį, koks jis buvo praėjus 3,8 milijardo metų po Didžiojo sprogimo. Jei atgrąžos laikas yra 13 milijardų metų, matome mažytį gabaliuką Visatos, kuriai dar nebuvo nė milijardo metų. Ankstyvojoje Visatoje dėjosi daug labai įdomių dalykų – pirmosios žvaigždės jonizavo medžiagą, formavosi pirmosios galaktikos ir žiebėsi pirmieji aktyvūs branduoliai, sprogo pirmosios supernovos ir atsirado cheminiai elementai, sunkesni už litį. Nenuostabu, kad norisi kuo detaliau ištirti tą laikotarpį, taigi kiekvieno objekto iš tų laikų atradimas yra vertas dėmesio įvykis. Tačiau atgrąžos laikas, išreikštas metais, nėra lygus atstumui, išreikštam šviesmečiais, kaip dažniausiai būna parašoma žiniasklaidoje.

Kaip čia taip? Ogi visko šaknys slypi Visatos plėtimesi. Jeigu Visata nesiplėstų ir visi objektų būtų, kur buvę, tuomet atstumą tikrai gautume šviesos kelionės laiką padauginę iš šviesos greičio. Toks sąryšis tinkamas naudoti mūsų Galaktikoje, net ir kalbant apie aplinkines galaktikas jis netikslus tik labai nežymiai. Bet kuo toliau nuo kosminių apylinkių tolstame, tuo labiau atsiskiria tikrasis atstumas ir „šviesos kelio“ atstumas. Nes kol šviesa nukeliauja nuo objekto A iki objekto B (pavyzdžiui, mūsų), Visata išsiplečia, ir atstumas tarp objektų pasikeičia. Šviesos nueinamas kelias nėra lygus nei tam atstumui, kuris objektus skyrė šviesai paliekant objektą A, nei atstumui, kuris juos skiria šviesai pasiekiant objektą B. Gal šitai pasidarys aiškiau, pažiūrėjus į diagramą apačioje.

Kažkuriuo metu objektus skiria Atstumas 1. Objektas A išspinduliuoja šviesą, kuri juda objekto B link ir pasiekia jį po kažkiek laiko. Per tą laiką dėl Visatos plėtimosi atstumas tarp objektų padidėjo iki Atstumo 2. Šviesos nueitas kelias lygus atgrąžos laikui, padaugintam iš šviesos greičio. Tačiau atstumas tarp objektų, ar tai būtų Atstumas 1, ar Atstumas 2, nėra lygus tam keliui. Kažkuriuo metu tarp šviesos išspinduliavimo ir jos atkeliavimo iki B, šviesos nueitas kelias buvo lygus atstumui tarp objektų, bet tuo metu šviesa buvo kažkur tarp jų. Taigi šviesos nueitas kelias mums nieko nepasako apie atstumą tarp objektų.

Koks gi yra tikrasis atstumas? Tiksliai jį apskaičiuoti taip pat galima pasinaudojus kosmologinėmis lygtimis. Tiesa, atstumų yra ne vienas – priklauso nuo to, ką norime išmatuoti. Jei žinome iš objekto mus pasiekiantį spinduliuotės srautą ir norime rasti jo šviesį, reikia vienokio atstumo (vadinamo šviesio atstumu, angl. luminosity distance); jei išmatavome objekto kampinį dydį ir norime nustatyti jo tikruosius gabaritus – kitokio (kampinio skersmens atstumo, angl. angular diameter distance). Dar vienas atstumas yra „tikrasis“, t.y. nurodantis nuotolį tarp dviejų taškų tuo pačiu laiko momentu (angl. comoving distance, o lietuviško vertimo nėra, taigi kalbėdamas su kolegomis sakau komūvinantis atstumas).  Šviesio ir „tikrasis“ atstumai yra didesni, nei šviesos nueitas kelias, o kampinio skersmens atstumas – mažesnis. Tikrasis atstumas iki regimosios Visatos krašto, atitinkantis 13,8 milijardų metų atgrąžos laiką, yra apie 14 gigaparsekų, arba 46 milijardai šviesmečių.

Gali kilti klausimas, kaip gi Visata galėjo išsiplėsti iki dydžio, didesnio už 13,8 milijardo šviesmečių. Atsakymas yra paprastas – Visatos plėtimuisi šviesos greitis nėra jokia riba. Šviesos greitis riboja, kokiu greičiu objektai gali judėti erdvėje, tuo tarpu Visatos plėtimasis yra pačios erdvės plėtimasis, tad dėl jo objektai vienas nuo kito gali tolti greičiau už šviesą (apie tai rašiau prieš kelis mėnesius). Todėl ir Visatos dydžio neriboja jos amžius, padaugintas iš šviesos greičio.

Dar apie šį neatitikimą tarp Visatos dydžio ir amžiaus galite paskaityti From Quarks to Quasars blogo straipsnyje.

Laiqualasse

P.S. Parašęs šį įrašą, irgi supratau, kad ta pačia tema buvau rašęs prieš keletą metų. Bet gal ano rašinio būsite neskaitę, tai gal šis pasirodys kažkiek naudingas.

Žiniasklaida karts nuo karto vis praneša apie pagerintą tolimiausios žinomos galaktikos rekordą. Taip skverbiamės vis gilyn į Visatos praeitį – matome galaktikų atvaizdus iš laikų, kai Visatai buvo 800 milijonų metų, 700 milijonų, 650 milijonų... Ir tai dar greičiausiai ne pabaiga. Žinoma, tokie atradimai gali būti įdomūs patys savaime – anksčiau egzistavusių ribų kirtimas yra vienas iš nuolatinių mokslinio progreso indikatorių. Bet ar yra daugiau priežasčių, kodėl taip veržiamės ieškoti vis senesnių galaktikų? Žinoma, yra – apie tą priežastį bei apie tolimų galaktikų aptikimo būdus žemiau ir papasakosiu.

Toli kosmose esančių objektų nuotolį nustatome remdamiesi Hablo dėsniu, kuris teigia, jog kuo toliau nuo mūsų yra objektas, tuo grečiau jis nuo mūsų tolsta. Santykinai artimiems objektams (nepamirškime – čia kalbame apie Visatos mastelį, tad net ir „nedideli“ atstumai yra gerokai didesni, nei nuotolis iki Andromedos galaktikos) sąryšis tarp atstumo ir judėjimo greičio yra tiesinis, tolimesniems formulė tampa sudėtingesnė, bet susieti atstumą su greičiu vis tiek įmanoma. Taip pat su greičiu susieti galime ir laiką, kurį šviesa nuo objekto keliavo iki mūsų; tai parodo, kokio senumo atvaizdą matome.

Tačiau kaip išmatuoti objekto judėjimo greitį? Čia į pagalbą ateina efektas, vadinamas raudonuoju poslinkiu. Tam tikrą šio efekto variantą, vadinamą Doplerio poslinkiu ar efektu, sutinkame ir kasdieniame gyvenime: jei mūsų link artėja automobilis su sirena, sirenos skleidžiamas kauksmas atrodo aukštesnio dažnio, nei sklindantis iš stovinčio ar nuo mūsų tolstančio automobilio. Tas pats reiškinys galioja ir šviesos bangoms, tik kasdienėje aplinkoje nesusiduriame su tokiais greičiais, kad tuos pokyčius pamatytume. Kosmologinis raudonasis poslinkis, atsirandantis dėl to, kad galaktikos tolsta nuo mūsų, šiek tiek skiriasi nuo Doplerio efekto, bet šiam įrašui tie skirtumai nesvarbūs. Kaip byloja pavadinimas, tolstančios nuo mūsų galaktikos tampa raudonesnės. Jei pažiūrėtume į konkrečią galaktikos spektro liniją, pamatytume, kad kuo toliau yra galaktika, t.y. kuo greičiau ji nuo mūsų tolsta, tuo labiau išsitempia stebimos spektrinės linijos bangos ilgis (raudonos šviesos bangos ilgis didesnis, nei mėlynos, taigi paraudonavimas yra bangos ilgio padidėjimas). Raudonojo poslinkio vertė išreiškiama kaip santykis tarp bangos ilgio pokyčio dėl judėjimo ir natūralaus bangos ilgio; pavyzdžiui, jei rimties būsenoje kažkokia dalelė spinduliuoja 500 nanometrų ilgio spektrinę liniją, o tolstančioje galaktikoje tą pačią spektro liniją matome ties 1000 nanometrų, tai raudonasis poslinkis, žymimas z, lygus (1000-500)/500 = 1. Toks raudonasis poslinkis atitinka maždaug 7 milijardų metų praeitį. Šiuo metu tiksliai nustatyti atstumai iki galaktikų ir gama spindulių žybsnių, kurių raudonasis poslinkis viršija 8, bet yra žinoma ir dar tolimesnių objektų.

Kuo toliau nutolęs objektas, tuo jis yra blausesnis, taigi ir jo spektrą išmatuoti tampa vis sudėtingiau. Tokiu atveju raudonajam poslinkiui išmatuoti pasitelkiama nebe spektroskopija, o fotometrija. Fotometriniai filtrai leidžia išmatuoti galaktikos spinduliuotę plačioje elektromagnetinio spektro dalyje, todėl ir pamatyti ją darosi lengviau. Tada belieka suprasti, kaip keičiasi galaktikos vaizdas per fotometrinius filtrus priklausomai nuo raudonojo poslinkio, ir galime matuoti atstumus iki galaktikų. Ir štai prieiname prie įrašo pavadinime esančio termino – Laimano lūžio. Kad suprastume, kas tai per dalykas, reikia šiek tiek pasigilinti į tai, kaip atsiranda spektrinės linijos.

Laimanas, kuris buvo vardu Teodoras (Theodore Lyman), buvo amerikietis fizikas, XX a. pradžioje tyrinėjęs cheminių elementų spektrus. 1906 m. jis nustatė, kad vandenilio atomas labai ryškiai spinduliuoja 121,6 nanometrų ilgio bangas, o artimų bangos ilgių – ne; buvo atrasta spektrinė linija, dabar vadinama Laimano-alfa. Vėliau sekė kitų spektro linijų atradimai – Laimano-beta, Laimano-gama ir taip toliau. Jų bangos ilgiai vis mažėja: 102,6 nm, 97,2 nm ir taip toliau, tačiau atstumai tarp linijų irgi mažėja. Galiausiai ties 91,2 nm bangos ilgiu spektrinės linijos sutankėja tiek, kad atskirti pasidaro nebeįmanoma, o trumpesnio bangos ilgio spinduliuotė jau yra menka, nepanaši į spektrines linijas. Antrajame XX a. dešimtmetyje buvo išaiškinta, kaip šios linijos atsiranda: vandenilio atome elektronas gali egzistuoti tam tikrose būsenose, vadinamose orbitalėmis, kurių kiekviena atitinka konkrečią ryšio energiją tarp elektrono ir branduolio (protono). Kai elektronas peršoka iš antros branduoliui artimiausios orbitalės į artimiausią, jis išspinduliuoja Laimano-alfa fotoną. Kadangi orbitalių energijos lygmenys yra labai tikslūs ir nekinta, tai ir spinduliuotė galima tik vieno konkretaus bangos ilgio, atitinkančio tą energiją. Laimano-beta spektrinė linija susidaro elektronui šokant iš trečio lygmens į pirmą, Laimano-gama – iš ketvirto į pirmą ir taip toliau. Tačiau ir pirmasis – žemiausias – energijos lygmuo turi konkrečią ryšio energiją, atitinkančią 91,2 nanometrų bangos ilgio fotoną. Vadinasi didesnės energijos (trumpesnių bangų) spinduliuotę sukelti gali tik laisvas elektronas, krentantis iškart į žemiausios energijos orbitalę vandenilio atome. Toks procesas kartais vyksta, bet nelabai dažnai, jei vandenilio dujos nėra įkaitintos tiek, kad virstų plazma (grubiai imant, tam reikia 10 tūkstančių kelvinų temperatūros); o jei ir vyksta, dėl jo nesusidaro spektrinės linijos, o tik spinduliuotės kontinuumas, mat laisvi elektronai nėra ribojami jokių orbitalių, tad jų energijos gali būti įvairios. 91,2 nanometro bangos ilgis vadinamas Laimano riba (Lyman limit): ji atskiria vandenilio spektrines linijas ilgesnių bangų pusėje nuo kontinuumo spinduliuotės dešinėje.

Kaip Laimano riba tampa Laimano lūžiu? Čia jau reikia galvoti apie tai, kas vyksta galaktikoje, kurioje formuojasi žvaigždės. Žvaigždžių spinduliuotę sudaro įvairių bangos ilgių fotonai; tarp jų pasitaiko ir ilgesnių, ir trumpesnių už Laimano ribą. Fotonai, turintys didesnę energiją, nei Laimano riba, gali išmušti elektronus iš vandenilio atomų, tai yra jonizuoti vandenilį. Šio proceso metu jie yra sugeriami, o vėliau rekombinuodamas vandenilio atomas dažniausiai išspinduliuoja keletą fotonų, kurių energijos jau yra mažesnės (kai kurios atitinka vandenilio spektrines linijas, kitos – ne, nes tai yra fotonai, išskirti laisvo elektrono, krentančio į ne žemiausią energijos lygmenį). Taigi energingi fotonai yra efektyviai sugeriami dar nepalikę galaktikos. Mažesnės už Laimano ribą energijos fotonai sugeriami tik tuo atveju, jei jų energijos tiksliai atitinka vandenilio spektrines linijas, taigi didžioji šių fotonų dalis pabėga iš galaktikos. Galaktikos spektre matomas aiškus skirtumas tarp stiprios spinduliuotės ilgesnėje už Laimano ribą dalyje ir gerokai silpnesnės trumpesnėje dalyje – štai jums ir lūžis.

Lūžio nauda atsiskleidžia, kai pasižiūrime į galaktiką pro įvairius fotometrinius filtrus. Jei vienas filtras praleidžia šiek tiek energingesnę spinduliuotę už Laimano ribą, galaktikos pro jį beveik nematysime. Tuo tarpu pro filtrą, praleidžiantį mažesnės energijos spinduliuotę, galaktika švies ryškiai. Žinodami, kokį bangos ilgių ruožą apima kiekvienas filtras, galime bent apytikriai nustatyti ir Laimano šuolio bangos ilgį, o tada – ir galaktikos raudonąjį poslinkį. Artimoms galaktikoms šis šuolis yra ultravioletiniame bangų diapazone, kur fotometrinių filtrų naudojama nedaug, tačiau kuo galaktika tolimesnė, tuo didesnis stebimas šuolio bangos ilgis ir jis pradeda matytis per regimųjų ar net infraraudonųjų spindulių filtrus. Tolimiausios galaktikos dažnai būna matomos tik pro vieną, didžiausio bangos ilgio, filtrą, o per trumpesnių bangų filtrus – ne. Tada jos vadinamos „X juostos iškritelėmis“ (X-band dropouts“), kur vietoje X yra įrašoma raudoniausio filtro, pro kurį galaktikos dar nematyti, identifikacija. Pavyzdžiui, ties raudonojo poslinkio verte z = 9, galaktikos „iškrenta“ iš J fotometrinės juostos, kurios bangos ilgis yra maždaug 1,22 μm, tad jos vadinamos J-juostos iškritelėmis.

Laimano lūžio iliustracija galaktikai, kurios raudonasis poslinkis lygus vienetui. Visi stebimi bangos ilgiai yra dvigubai pailgėję, lyginant su nejudančio objekto spektru, taigi Laimano riba yra ties 182,4 nm, arba 1824 angstremais (vertikali punktyrinė linija). Tipinis tokios galaktikos spektras pavaizduotas juodai – trumpesnė už Laimano ribą spinduliuotė yra efektyviai sugeriama ir galaktikos nepalieka. Į dešinę nuo Laimano ribos matome sugertį spektrinėse linijose. Apačioje matome galaktikos vaizdą per penkis fotometrinius filtrus – FUV filtre, kuris apima spektro dalį į kairę nuo Laimano ribos, galaktikos nematyti, o per kitus filtrus ji matoma. Iš to galime nustatyti galaktikos raudonąjį poslinkį. ©Burgarella et al. 2006

Tad štai – vienas iš būdų aptikti labai tolimas galaktikas ir nustatyti, kaip toli jos yra. Aišku, tikslesniam raudonojo poslinkio nustatymui jau reikia ir tikslesnių stebėjimų, dažniausiai spektroskopijos. Bet Laimano lūžio paieškos padeda išsiaiškinti, kurias galaktikas verta stebėti detaliai, kad nebūtų švaistomas brangus teleskopų laikas. Dabar belieka atsakyti į antroje pavadinimo pusėje užduotą klausimą – kodėl mums tai svarbu?

Tolimiausios šiuo metu žinomos galaktikos matomos tokios, kokios buvo praėjus vos kiek daugiau nei pusei milijardo metų po Didžiojo sprogimo. Tai – vos penki procentai dabartinio Visatos amžiaus. Šios galaktikos yra ypatingai jaunos, dažniausiai labai sparčiai formuoja žvaigždes (nors visai gali būti, kad mes tik tokias galaktikas ir matome; jei jos žvaigždes formuoja lėtai, tai jų šviesos nepakanka, kad aptiktume mūsų teleskopais), jų struktūra netvarkinga, ir šiaip matome daug įdomių bei šiandieninėms galaktikoms neįprastų savybių. Tad tolimų galaktikų tyrimai leidžia pažvelgti į visai kokią žvaigždžių ir pačių galaktikų kūrimosi aplinką, nei artima kosminė aplinka. Be to, pirmųjų galaktikų aktyvūs branduoliai ir žvaigždės paskleidė jonizuojančią spinduliuotę, kuri pavertė didžiąją dalį Visatos vandenilio jonizuota plazma, taip užbaigdama vadinamus Tamsiuosius amžius. Kol kas vis dar nėra žinoma, kada tie Tamsieji amžiai baigėsi ir kokia yra skirtingų spinduliuotės šaltinių – žvaigždžių, aktyvių branduolių – įtaka Visatos rejonizacijai. Tokių tolimų galaktikų tyrimai padeda išspręsti ir šią problemą. Na, ir apskritai įdomu išsiaiškinti, kada gi susiformavo pirmosios galaktikos ir užsižiebė pirmosios žvaigždės. Kol kas tiksliai galime pasakyti, kad tai įvyko vėliau nei 380 tūkstančių ir anksčiau nei 600 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, nes anksčiau pirmosios ribos medžiaga ir spinduliuotė buvo sumišusios ir negalėjo formuotis struktūra, o ties antrąja riba jau matome kažkiek galaktikų. Bet intervalas visgi labai didelis, tad norisi jį kuo labiau susiaurinti. Galiausiai tokie tyrimai padeda patikrinti kosmologinių struktūrų formavimosi teorijas, o jos glaudžiai siejasi su kosmologiniais modeliais, kurie nusako visos Visatos struktūrą ir ilgalaikį vystymąsi. Taigi tolimų galaktikų stebėjimai gali padėti netgi pasakyti, kaip Visata keisis per dešimtis milijardų metų ateityje.

Laiqualasse

Savaitgalį pro žemę praskrido kaukolė, iš dangaus krenta bolidai, o lapkritį išvis WTF nukris. Šiuos ir kitus reiškinius paminėsime po kirpsniuku.

***

Rankos bandymai. NASA planuoja jau netolimoje ateityje į asteroidą nusiųsti misiją, kuri iš to asteroido išluptų didelį uolos gabalą ir atgabentų netoli Žemės tolesniems tyrimams. Tokios misijos viena pagrindinių komponenčių – robotinė ranka, kuri prisikabins prie asteroido ir valdys tą atluptą uolą. Šios rankos bandymai praeitą savaitę prasidėjo Goddard kosminių skrydžių centre Merilende, JAV. Ranka gali būti pritaikyta ne tik asteroidui pargabenti, bet ir erdvėlaiviams prikabinti, pavyzdžiui orbitinėse kuro papildymo stotyse.

***

Kaukolinis asteroidas. Šeštadienį vakare pro Žemę pralėkė tik spalio pradžioje aptiktas 600 metrų skersmens asteroidas 2015 TB145. Penktadienį Arecibo radijo teleskopas padarė asteroido radarinę nuotrauką, kuri pasirodė šiek tiek panaši į kaukolę, taigi dar labiau sužavėjo visokius žiūrėtojus ir žurnalistus. Mokslininkams puiki radaro nuotraukų raiška – du metrai pikseliui – leis ištirti asteroido sandarą ir nustatyti, ar tai kartais nėra „negyva kometa“ – kometa, jau seniai praradusi visas garuojančias medžiagas.

Lapkričio 13 dieną į Žemę turėtų nukristi kosminė šiukšlė, įvardinama kodiniu numeriu WT1190F. Numeris su anglišku akronimu asocijuojasi atsitiktinai, bet klausimas visgi kyla – kas tai per dalykas? Atsakymo, deja, nėra. Daiktas yra pernelyg mažo tankio, kad būtų akmuo, jo dydis siekia tik porą metrų, taigi tai greičiausiai kokio nors palydovo dalis arba, pavyzdžiui, viena raketos stadija. Panašių kosminių šiukšlių aplink Žemę sukasi tūkstančiai, tiesa, šios orbita neįprasta – labai pailga, tolimiausias Žemei taškas yra net toliau, nei Mėnulis. Kaip ten bebūtų, didžioji objekto dalis turėtų sudegti atmosferoje, o likučiai nukristi į Indijos vandenyną netoli Šri Lankos.

Kiti į Žemę krentantys dalykai – įprastesni: meteorai, šiuo metu – Tauridai. Pavadinimas reiškia, kad jie atrodo lenkiantys iš Tauro žvaigždyno (jis yra į dešinę nuo Oriono) pusės. Apskritai Tauridų lietus tęsiasi nuo rugsėjo pabaigos iki lapkričio pabaigos, bet pikas numatomas šią savaitę. Taigi lapkričio 5-osios paryčiais išėję į lauką galite pamatyti vieną kitą ugnies kamuolį – Tauridai yra santykinai masyvūs, tad ir jų paliekami pėdsakai ryškesni.

***

Kometos deguonis. Rosetta savo kometoje 67P atrado deguonies molekulių. Tos molekulės veržiasi čiurkšlėmis iš kometos gelmių į kosmosą, nes kometa sušilo Saulės spinduliuose. Anksčiau kometose molekulinis deguonies nebuvo aptiktas, bet taip galėjo būti tiesiog dėl silpno signalo – kometoje esančio deguonies spektrines linijas iš Žemės aptikti praktiškai neįmanoma, o prie kometos priskridęs anksčiau buvo tik vienas zondas – Giotto prie Halio kometos. Visgi molekulinio deguonies egzistavimas yra labai netikėtas atradimas, nes deguonies molekulės turėtų labai greitai sureaguoti su vandeniliu ir pavirsti vandeniu, o ankstyvojoje Saulės sistemoje vandenilio buvo apstu. Taigi iki šiol manyta, kad kometos susiformavo terpėje, kurioje molekulinio deguonies apskritai nebuvo. Gali būti, kad deguonis visgi kažkaip išsilaikė ant dulkių grūdelių ir akmenukų, iš kurių vėliau susidarė kometa, arba išsiskyrė yrant vandens ledui, šiam sąveikaujant su energinga spinduliuote. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

***

Artėjimas prie Cereros. Zondas Dawn pradėjo leistis į žemiausią orbitą aplink Cererą. Nusileidimo manevras užtruks beveik du mėnesius, per kuriuos zondo orbitos aukštis sumažės nuo 1470 km iki vos 380 km. Šioje orbitoje zondas darys nuotraukas, kurių raiška sieks 35 metrus vienam pikseliui. Šis perėjimas žymi paskutinę Dawn Cereros stebėjimų fazę, kuri tęsis iki kitų metų kovo arba ilgiau – misijos pratęsimas priklausys nuo zondui likusio kuro.

***

Pro čia skrido Cassini. ©NASA/JPL Caltech/Space Science Institute

Savaitės paveiksliukas – viena iš Cassini skrydžio pro Encelado čiurkšlę nuotraukų. Saturno palydovas Enceladas jau daug metų domina mokslininkus, nes po jį dengiančių ledu plyti vandenynas, o pro ledus veržiasi vandens čiurkšlės. Praeitą savaitę Cassini pro vieną tokią čiurkšlę praskrido. Apdorotų nuotraukų ir surinktų duomenų analizės reikės palaukti keletą savaičių, bet pirmi „žali“ vaizdai mus jau pasiekė – vieną matote aukščiau, kitus rasite čia. Skrydžio metu tikimasi nustatyti, kokių cheminių elementų bei junginių yra čiurkšlėse ir taip išsiaiškinti, ar Encelado vandenyne galėtų būti tinkamų sąlygų gyvybei egzistuoti. Daugiau apie Cassini misiją, kuri jau netrukus baigsis, paskaityti galite šioje infogramoje.

***

Charono krateriai. Plutono palydove Charone yra du krateriai, pavadinti „Žvaigždžių karų“ veikėjų pavardėmis – Skywalker ir Organa. Tokie vardai jiems duoti dėl akivaizdžių panašumų – jie yra netoli vienas kito (mažiau nei 100 km atstumu), panašaus dydžio ir panašaus amžiaus. Bet dabar paaiškėjo, kad turi ir vieną esminį skirtumą: prie Organos yra labai daug amoniako. Skywalker krateryje, kaip ir kitur Charone, dominuoja vandens ledas. Organos amoniaką paaiškinti galima keliomis hipotezėmis: galbūt jį atnešė kraterį sukūręs meteoritas; galbūt po Charono paviršiumi kaip tik ten buvo amoniako telkinys, kurį meteoritas pramušė; o gal Organos krateris yra žymiai jaunesnis.

Kitose New Horizons nuotraukose pagaliau pamatėme Plutono palydovo Cerberio vaizdą. Vaizdas labai mažos raiškos, bet vis tiek matyti, kad palydovą sudaro dvi dalys, viena 8 km skersmens, kita – penkių. Cerberio paviršių dengia vandens ledas. Palydovas, pasirodo, yra mažesnis iš šviesesnis, nei manyta anksčiau; ankstesni dydžio įverčiai gauti nustačius, kokią gravitacinę įtaką Cerberis daro kitiems palydovams. Kaip paaiškinti tokį mažą palydovo dydį ir žinomą nemenką įtaką – kol kas nežinia.

***

Naujesni horizontai. Praeitą savaitę New Horizons 25-oms minutėms įjungė variklį ir atliko manevrą, skirtą orbitai pakeisti ir nusitaikyti į kitą Kuiperio žiedo objektą – 2014 MU69 – kurį zondas turėtų pasiekti po trejų metų. Ateinančią savaitę bus padaryti dar du manevrai, po kurių orbita jau turėtų nesikeisti iki pat 2018-ųjų. Šis taikinys pasirinktas todėl, kad jis turėtų labai smarkiai skirtis nuo Plutono, o New Horizons misija nori kuo geriau ištirti Kuiperio žiedo objektų įvairovę.

***

Jaunos žvaigždės. Paukščių Tako centrinė dalis – maždaug kiloparseko skersmens centrinis telkinys – susideda daugiausiai iš senų žvaigždžių. Tačiau dabar jo pakraštyje aptikta grupė visai jaunų žvaigždžių, kurių amžius nesiekia 100 milijonų metų. Žvaigždės aptiktos ne visos, o tik jų populiacijos dalis, kurią sudaro kintančios žvaigždės Cefėidės. Šias žvaigždes įmanoma pamatyti pro Galaktikos centrą gaubiančius dulkių debesis, o jų kintamumo periodai leidžia nustatyti amžius. Iš šių žvaigždžių padėčių paaiškėja, kad populiacija sudaro ploną diską – tai yra Galaktikos disko tęsinys, susikertantis su centriniu telkiniu. Tokios populiacijos egzistavimą jau kurį laiką prognozavo skaitmeniniai modeliai, bet tik dabar pavyko ją aptikti stebėjimais. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodųjų skylių žybsniai. Pastaraisiais metais padažnėjo rentgeno spindulių žybsniavimas iš mūsų Galaktikos centrinės supermasyvios juodosios skylės. Šie žybsniai pirmą kartą aptikti 2001-aisiais metais; jie vyks keletą kartų per dieną, tačiau išskiriami labai ryškūs žybsniai (žybsnio energija didesnė, nei ramybės būsenoje išspinduliuojama per 10 valandų), kurie seniau vykdavo kas keturias dienas. Bet pernai vasarą-rudenį jų staiga pagausėjo iki pustrečio per dieną. Taip pat 2-3 kartus padidėjo ir vidutinis tokių žybsnių šviesis. Šį pokytį paaiškinti galima dviem hipotezėmis: arba tai yra natūralaus kintamumo prie Šaulio A* (taip vadinama juodoji skylė) požymis, kurį pastebėjome tik surinkę pakankamai stebėjimų duomenų, arba tai yra spartesnės akrecijos į juodąją skylę, kilusios dėl 2014-ųjų pradžioje netoliese praskridusio dujų debesies G2, pasekmė. Tolesni stebėjimai padės išsiaiškinti, ar žybsnių dažnis ir šviesis evoliucionuoja taip, kaip būtų galima tikėtis iš akrecijos modelio. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kodėl apskritai vyksta žybsniai juodosiose skylėse? Egzistuoja keletas modelių, aiškinančių situaciją mūsų Galaktikoje, bet nauji kitos galaktikos – Mrk 335 – stebėjimai leidžia juos papildyti. Šioje galaktikoje irgi aptiktas rentgeno spindulių žybsnis, o paaiškinti jį galima vainiko pokyčiais. Vainikas susidaro aplink juodąją skylę ir jos akrecinį diską, jis yra sudarytas iš retų labai karštų dujų ir spinduliuoja rentgeno spindulius. Atrodo, kad Mrk 335 juodosios skylės vainikas iš pradžių susitraukė, o paskui nulėkė išilgai disko ašies greičiu, siekiančiu 20% šviesos greičio. Susitraukimo metu sistema nušvito rentgeno spinduliuose, o paskui išblėso, taigi buvo stebimas žybsnis. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Savaitės filmukas – irgi apie juodąsias skyles. Tiksliau apie tai, kas atsitinka, kai medžiaga į jas įkrenta. O dar tiksliau – kur pasideda informacija apie tą medžiagą, jei juodoji skylė viską suryja ir nieko neišleidžia? Kvantinė fizika sako, kad informacija negali išnykti, reliatyvumas sako, kad išnyksta. Tada gauname juodųjų skylių informacijos paradoksą.

***

Blausios galaktikos. Hablu aptikta kol kas didžiausia mažų tolimų galaktikų imtis. Šios galaktikos yra taip toli nuo mūsų, kad jų šviesa iki mūsų keliavo daugiau nei 13 milijardų metų, o kai kurių iš pustrečio šimto aptiktų galaktikų šviesis 200 kartų mažesnis, nei Paukščių Tako. Anksčiau tokių nykštukinių galaktikų taip toli dar nebuvo pavykę rasti. Iš šių stebėjimų nustatyta galaktikų šviesio funkcija (įvairaus šviesio galaktikų skaičius) bei apskaičiuota, kiek jonizuojančios spinduliuotės jos gali skleisti. Paaiškėjo, kad šių galaktikų spinduliuotė būtų pakankama, kad išlaikytų tarpgalaktinę terpę jonizuotą. Taigi šis tyrimas gali padėti atsakyti į klausimą, kaip Visata buvo jonizuota po milijonus metų trukusių Tamsiųjų amžių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Planetų apsauga. Kai iš Žemės į kitą planetą skrenda zondas, jis yra labai nuodugniai išvalomas. Kuo misijos taikinys atrodo tinkamesnis gyvybei, tuo išvalymas nuodugnesnis. Bet net ir to gali ne visada pakakti – misijų valdytojams tenka galvoti apie tikimybę, kad tiriamas dangaus kūnas bus užterštas mikrobais iš Žemės, arba kad į Žemę pargabenti mėginiai bus užteršti medžiagomis iš zondo. Dėl šios priežasties Curiosity negali nuvažiuoti pasižiūrėti į Marse tekančius upelius. Apie planetų saugojimą nuo taršos plačiau skaitykite šiame UniverseToday straipsnyje.

***

Tiek kąsnelio šiai rudeniškai savaitei. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Norite susipažinti su šiuolaikiniu kosmologijos mokslu ir jo pasiekimais? Nobelio premijos laureatas Brajanas Šmitas (Brian Schmidt) dėsto kosmologijos kursą, kurį išklausyti galite nemokamai! Kursas subalansuotas tiems, kurie dar nepamiršo mokyklinių matematikos ir fizikos žinių, bet gilesnės fizikos/astronomijos žinios nebūtinos. Registracija čia.

Laiqualasse

Praeitą savaitę sužinojome apie vienišiausią galaktiką, debesį Titane, planetos gimimą ir gal net paralelinę Visatą. Visai neblogai, ar ne? Apie tai, kaip ir apie dar keletą naujienų – po kirpsniuku.

***

NASA užsakymas. Praeitą savaitę NASA formaliai sudarė sutartį su SpaceX, pagal kurią 2017-ųjų pabaigoje kompanija nuskraidins pirmąją įgulą į Tarptautinę kosminę stotį. Anksčiau irgi buvo kalbama apie panašų laiką, iki kurio SpaceX paruoš naudojimui įgulai tinkančias Dragon kapsules, taigi viskas juda pagal planą. Su SpaceX konkuruoja Boeing – abi kompanijos pernai rudenį gavo beveik 7 milijardų JAV dolerių vertės finansavimą iš NASA darbų užbaigimui.

Kalbant apie NASA biudžetą ir apskritai pinigus, skiriamus kosmoso tyrimams, dažnai žmonės mėgsta klausti, ar tie pinigai nėra iššvaistomi ir gal geriau juos būtų panaudoti kitur. Nepaisant netgi to, kad tie pinigai tikrai nėra švaistomi, kosmoso tyrimams skiriamos sumos yra labai mažos. Pavyzdžiui, NASA biudžetas nei vienais metais nebuvo didesnis, nei cigarečių pardavimų sumos JAV.

***

Savaitės filmuke – apie Mėnulį. Ir apie jo atsiradimą, ir apie tai, kokią įtaką Mėnulis padarė gyvybės atsiradimui bei vystymuisi Žemėje:

***

Marso kopos. Smalsiukas artėja prie pirmųjų aktyvių Marso kopų. „Aktyvios“ reiškia, kad kopos keičiasi laikui bėgant, nes smėlį nešioja vėjas. Per metus jos pajuda apie vieną metrą. Smalsiukas kurį laiką tyrinės vieną 50 metrų ilgio ir 6 metrų aukščio kopą – ištirs smėlio sandarą, palygins kopos ir po ja esančio paviršiaus medžiagas. Vėliau marsaeigis važiuos toliau Sharp kalno šlaitu aukštyn.

Kitos naujienos iš Smalsiuko – Sharp kalno papėdėje esančiame regione, pramintame „Garden City“ (t.y. „Sodų miestu“), egzistuoja gausybė skirtingų mineralų, kurie susiformavo ne vieną kartą regioną dengiant vandeniui. Kol kas tai yra didžiausia cheminių junginių įvairovė, kurią Smalsiukas aptiko vienoje vietoje: uolienose esama kalcio sulfato, magnio sulfaro, fluoro ir geležies. Uolienos susiformavo, kai drėgnas purvas sustingo ir suakmenėjo. Jų išsidėstymas leidžia spręsti, kad vandens toje vietoje būta keletą kartų.

Neseniai Marso paviršiuje atrastas skystas vanduo ilgai neužsilaiko – per pusdienį išgaruoja dėl labai žemo slėgio. Tačiau manoma, kad susikaupę ežerai Marso paviršiuje galėtų išlikti net metus. Jeigu didelis vandens kiekis ištekėtų iš popaviršinio rezervuaro ir suformuotų bent 20 metrų gylio ežerą, jos paviršius pasidengtų plonu ledo sluoksniu, kuris sustabdytų garavimą ir leistų ežerui išlikti metus ar net ilgiau.

***

Titano debesis. Zondas Cassini aptiko didžiulį ledo debesį Saturno palydovo Titano atmosferoje. Debesis yra aplink Titano pietų ašigalį besisukančio sūkurio dalis; pats sūkurys formuojasi bent porą metų, prasidedant pietinio pusrutulio žiemai. Debesis susiformavo maždaug 200 km aukštyje virš Titano paviršiaus, o jį sudaro vandenilio, anglies ir azoto turintys smogą primenantys junginiai. Apskritai Titane debesys formuojasi dėl globalaus atmosferos ciklo – vėjas pučia iš šiltojo pusrutulio į šaltąjį, atšalusios dujos leidžiasi žemyn ir arba iškrenta lietumi, arba sustingsta įvairiais aukščiais virš paviršiaus.

***

Plutono sukimasis. Kai New Horizons artėjo prie Plutono ir Charono, jis fotografavo abu kūnus, besisukančius vieną aplink kitą. Plutonas ir Charonas yra potvyniškai surakinti tarpusavyje, taigi kiekvieno jų diena, kaip ir orbitinis Charono periodas, yra vienoda – maždaug šešios ir ketvirtis Žemės dienos. Dabar paskelbtos nuotraukos, rodančios Plutono ir Charono sukimąsi per visą dieną. Viršuje ir dešinėje (tarp 12 ir 3 valandos krypčių) yra atvaizdai tų Plutono/Charono pusių, kurias New Horizons matė iš toliausiai; tai yra geriausi turimi tų regionų atvaizdai. Apačioje matyti geriau žinomi vaizdai, kuriuos zondas fotografavo iš arčiausiai.

***

Įvairiaspalvis Plutonas. ©NASA/JHUAPL/SwRI

Savaitės paveiksliukas – labai spalvota Plutono nuotrauka. Dabar jau galite sakyti, kad NASA jums labai meluoja ir apskritai kada sulauksime spalvotų Mėnulio nuotraukų. Bet iš tiesų tai čia, aišku, yra netikrų spalvų (false colour) atvaizdas, skirtas paryškinti nedidelius spalvų skirtumus tarp Plutono regionų. Tam tikra prasme tai yra labai padidinto spalvinio kontrasto nuotrauka, tik dar visos matomos spalvos ištemptos į vaivorykštinį spektrą.

***

Egzoplanetų vėjai. Tarp egzoplanetų pasitaiko tikrai ekstremalių egzempliorių. Pavyzdžiui, HD 189733b yra didesnė už Jupiterį, bet sukasi prie pat savo žvaigždės. Dabar nustatyta, kad joje pučia beveik pustrečio kilometro per sekundę greičio vėjas. Toks vėjas susidaro dėl didžiulio temperatūros gradiento planetoje – arčiau žvaigždės esanti pusė įkaista, iš jos atmosfera juda į tamsiąją, ten atvėsta ir leidžiasi žemyn. Tyrimo rezultatai arXiv.

Kalbant apie planetų tinkamumą gyvybei, didžiausio dėmesio paprastai susilaukia tikėtina planetos paviršiaus temperatūra, iš kurios sužinome, ar planetoje gali egzistuoti skystas vanduo. Bet tai – toli gražu ne vienintelis reikalavimas. Štai planeta Keplerio-438b yra tik šiek tiek didesnė už Žemę, o iš savo žvaigždės gauna pakankamai spinduliuotės skystam vandeniui. Tačiau kas kelis šimtus dienų jos žvaigždė žybteli stipriau, nei stipriausias užfiksuotas žybsnis iš Saulės. Žybsniai patys savaime planetos gal ir nesterilizuotų, tačiau jei kartu su jais žvaigždė nusimeta vainikinės medžiagos (Saulėje dažnai taip būna), tokie pliūpsniai planetoje besimezgančią gyvybę tiesiog iškeptų. Jei išmetimai yra pakankamai stiprūs, tai net magnetosfera planetai gali nepadėti išlaikyti savo atmosferą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Planetų gimimas. Jau seniai neabejojama, kad planetos gimsta dulkių ir dujų diskuose prie žvaigždžių. Visgi kol kas šio proceso įrodymai buvo tik netiesioginiai: tarpai diskuose, greičiausiai išvalyti planetų, planetų egzistavimas tuose tarpuose, diskų liekanos jaunose planetinėse sistemose. Dabar pirmą kartą užfiksuoti įrodymai, kad planeta tikrai ryja medžiagą iš disko. Žvaigždės LkCa15 diske yra keletas kompanionių, o artimiausios žvaigždei spinduliuotė rodo, kad į ją krenta 10 tūkstančių laipsnių temperatūros dujos. Iki tokios temperatūros dujos gali įkaisti tik krisdamos iš protoplanetinio disko į planetą. Taigi galima sakyti, kad užfiksuotas planetų gimimo procesas. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature.

Vienas iš pagrindinių būdų aptikti egzoplanetas – radialinių greičių metodas, kuriuo matuojamas žvaigždės judėjimas dėl sukimosi aplink bendrą su planeta masės centrą. Tačiau žvaigždės aktyvumas – pavyzdžiui, dėmės – gali paveikti matavimo rezultatus ir sudaryti paklaidas. Grupė astronomų nusprendė išsiaiškinti, kokios tos paklaidos yra, stebėdami Saulę. Jie sujungė Saulės stebėjimams tinkantį teleskopą su egzoplanetų aptikimui naudojami prietaisu ir išmatavo Saulės judėjimo greitį taip, lyg tai būtų tolima žvaigždė. Stebėjimai tęsėsi septynias dienas, tuo metu surinkta ir informacija apie Saulės dėmių kitimą. Sukalibravę teleskopą, astronomai pajėgė pasiekti 50 cm/s greičio matavimo tikslumą. Dabar stebėjimai bus tęsiami 2-3 metus, per kuriuos tikimasi iš radialinio greičio kitimo aptikti Veneros egzistavimą. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Nykštukių paslaptys. Baltosios nykštukės – panašių į Saulę žvaigždžių liekanos – padeda atskleisti Galaktikos formavimosi istoriją. Apie dešimt metų stebėję 240 tūkstančių žvaigždžių judėjimą, mokslininkai nustatė, kad 70 tūkstančių iš jų priklauso Paukščių Tako centriniam telkiniui (šiaip šitai nustatyti sudėtinga, nes tarp mūsų ir centrinio telkinio yra daugybė disko žvaigždžių). Iš jų savybių nustatyta centrinio telkinio žvaigždžių pradinių masių funkcija: pasirodo, centriniame telkinyje yra šiek tiek mažiau mažos masės žvaigždžių, nei diske. Taip pat tyrimo imtyje aptikta 70 baltųjų nykštukių. Nors tai labai mažas skaičius, apskritai stebėtame lauke jų turėtų būti apie 100 tūkstančių, tiesiog jos yra pernelyg blausios, kad pavyktų pamatyti. Šis tyrimas darytas su Hablu ir pasiekė jo galimybių ribas, tad daugiau baltųjų nykštukių centriniame telkinyje aptiks jau kiti teleskopai. Jų tyrimai padėtų išsiaiškinti, kaip susiformavo centrinio telkinio žvaigždžių populiacija, nes baltosios nykštukės mena seniausias, prieš milijardus metų mirusias, žvaigždes. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Vienišiausia galaktika. Visatos struktūra, kartais vadinama voratinkliu, susideda iš galaktikų spiečių, kuriuos jungia tamsiosios medžiagos ir retų dujų linijos. Tarp jų egzistuoja tuštumos, kuriose praktiškai nieko nėra. Bet ne visiškai – neseniai atrasta galaktika MCG+01-02-015 yra Jaučiaganio tuštumos viduryje. Tuštumos skersmuo siekia apie 80 megaparsekų, o joje tėra vos keletas galaktikų; palyginimui atstumas tarp Paukščių Tako ir Andromedos nesiekia net vieno megaparseko. Kitas palyginimas, kurį pateikia atradėjai, yra toks: jei mes būtume tos galaktikos vietoje, tai apie kitų galaktikų egzistavimą būtume sužinoję tik praeito amžiaus septintajame dešimtmetyje – ankstesniais teleskopais nebūtų pavykę aptikti nei vienos kitos galaktikos. Tokias galaktika tyrinėti labai įdomu, nes jos per visą savo evoliuciją nesąveikavo su kitomis, taigi gali būti laikomos tikrai izoliuotomis.

***

Senovinės galaktikos. Atrasta grupė labai senų labai masyvių galaktikų. Jos nėra pačios tolimiausios/seniausios žinomos – susiformavo praėjus 0,9-1,1 milijardo metų po Didžiojo sprogimo. Taip pat jos nėra ir masyviausios – jų masės maždaug du kartus viršija Paukščių Tako. Tačiau tokių masyvių galaktikų taip seniai būti neturėtų, bent jau pagal dabartinius Visatos struktūros formavimosi modelius. Taip pat šiuo tyrimu gana tiksliai nustatoma, kad tokios masės (daugiau nei 100 milijardų Saulės masių žvaigždžių turinčios) galaktikos atsirado praėjus daugiau nei 900 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Paralelinė Visata. Ar gali būti, kad mūsų Visata jaunystėje susidūrė su kita? Yra mokslininkų, manačių, kad taip tikrai galėjo atsitikti. Tokio įvykio įrodymų geriausia ieškoti kosminėje foninėje mikrobangėje spinduliuotėje – pirmų 300 tūkstančių Visatos metų aide, matomame mikrobangų ruožo fotonuose, kurie nuo to laiko sklinda beveik visiškai laisvai. Dabar nauja statistinė šio fono netolygumų analizė parodė, kad kai kuriuose šaltuose regionuose spinduliuotės spektras neatitinka to, ko būtų galima tikėtis iš mūsų Visatos. Šiuos neatitikimus galima paaiškinti ir statistiniu triukšmu, tačiau galimas ir kitoks, egzotiškesnis, paaiškinimas: jeigu mūsų Visata maždaug tuo metu, kai spinduliuotė atsiskyrė nuo medžiagos (t.y. 300 tūkstančių metų po Didžiojo sprogimo), susidūrė su kita Visata, kurioje barioninės (įprastos) medžiagos santykis su fotonais buvo 65 kartus didesnis, nei mūsiškės, tai foninėje spinduliuotėje galėjo likti toks signalas. Aišku, vienas toks įrodymas nepakankamas apversti kosmologiją aukštyn kojomis, bet vis tiek įdomu. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Štai ir visas rudens pabaigos kąsnelis. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Praėjusios savaitės naujienose radau nemažai kelionių – ir pakylančių teleskopų bei šiaip raketų, ir pamąstymų apie Marsą bei Mėnulį, ir New Horizons odisėją, ir taip toliau. Apie jas, kaip ir apie kitus įdomius dalykus, kaip visada skaitykite po kirpsniuku.

***

Gravitacijos teleskopas. Praeitą ketvirtadienį į kosmosą iš Prancūzijos Gvianos pakilo Europos kosmoso agentūros raketa, nešina erdvėlaiviu-teleskopu LISA Pathfinder. Šios kelrodės misijos užduotis – pademonstruoti technologijų, skirtų gravitacinių bangų paieškoms, veikimą kosmose. Gravitacinės bangos, atsirandančios, pavyzdžiui, juodųjų skylių susiliejimų metu, turėtų šiek tiek ištempti erdvėlaikį. Du erdvėlaiviai, išlaikantys labai tikslų atstumą tarpusavyje, galėtų jį nuolat matuoti ir aptikti tokius ištempimus, taip nustatydami gravitacinių bangų egzistavimo faktą. Trijų erdvėlaivių užtektų tam, kad nustatytume bangų sklidimo kryptį. Visgi kol kas toks projektas – LISA (Laser Interferometer Space Array) – realybe netapo. LISA Pathfinder – žingsnis tos realybės link. Pats Pathfinder gravitacinių bangų neaptiks, tačiau panaudos tokius instrumentus, kokie būtų naudojami ir tikrame LISA, ir matuos laisvai sklendžiančių bandinių tarpusavio atstumą nanometrų tikslumu.

***

Raketų nusileidimai. Prieš kiek daugiau nei savaitę kompanija Blue Origin sėkmingai nutupdė raketą-nešėją į kosmodromą. Nuo jos neatsilikti bando ir SpaceX, kuriai du panašūs bandymai nepavyko šių metų pradžioje. Gruodžio viduryje kompanijos Falcon raketa iškels eilinį krovinį iš Kanaveralo kyšulio karinių oro pajėgų bazės Floridoje, o tada bandys raketą-nešėją nutupdyti atgal toje pačioje pakilimo aikštelėje. Tai būtų didesnis pasiekimas, nei Blue Origin, nes SpaceX raketa kelia krovinius į didesnį aukštį, tad ir grįžti turėtų iš toliau.

***

Praskrido Hayabusa. Prieš metus į kosmosą iškeliavo Japonijos zondas Hayabusa („Sakalas keleivis“). Praeitą savaitę jis grįžo. Na, ne visai grįžo, tiesiog pralėkė gana arti Žemės, mažiau nei už 3200 km nuo paviršiaus. Toks pralėkimas reikalingas, kad zondas įgytų papildomo greičio ir galėtų pasiekti savo taikinį – asteroidą 162173 Riugu. Į asteroidą bus nuleistas paviršinis zondas, paleistas sprogstamasis užtaisas, paimti mėginiai, kurie 2020 metų pabaigoje turėtų būti pargabenti į Žemę.

***

Kur geriau skristi žmonėms – į Marsą ar į Mėnulį? Aišku, norėtųsi keliauti ir ten, ir ten, ir kada nors taip ir bus. Bet kol kas greičiausiai teks rinktis vieną iš dviejų. Abi vietos turi savų privalumų, abi misijos – savitų pavojų. Tad kur keliauti geriau? Apie tai – savaitės filmuke:

***

Marso anglis. Kadaise Marso paviršiuje buvo jūros ir vandenynai. Vėliau vanduo išgaravo ar pavirto ledu. Ilgą laiką manyta, kad taip atsitiko dėl atmosferos pokyčių, kai pirmykštė tanki atmosfera praretėjo. Jei taip iš tiesų atsitiko, kažkur Marse turėtų būti susikaupę daug anglies, iškritusios ledu iš nykstančios atmosferos. Bet Marso paviršiuje nerasta daug karbonatų – mineralų, kuriuose galėtų būti užrakinta anglis. Ilgą laiką bergždžiai ieškota anglies, bet dabar nauju modeliu jos trūkumas paaiškinamas be jokio slapto rezervuaro. Pasirodo, dabartinį anglies izotopų santykį Marso atmosferoje galima paaiškinti tiesiog pirmykštės atmosferos praradimu dėl Saulės vėjo poveikio. Taip prarastoje atmosferoje išaugo santykinis sunkesnio izotopo anglies-13 kiekis, kurį išmatavo Smalsiukas. Senų laikų atmosferos izotopų santykį galima nustatyti iš meteoritų, kurie iš Marso atlėkė į Žemę. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ryškiausias Plutonas. New Horizons po truputį siunčia duomenis, surinktus skrendant pro Plutono sistemą. Praeitą savaitę sulaukėme aukščiausios raiškos Plutono paviršiaus nuotraukų – vienas pikselis jose atitinka apie 80 metrų. Nuotraukose matyti didžiulė kalnų, kraterių ir ledynų įvairovė. Nuotraukos apima nedidelę nykštukinės planetos paviršiaus dalį – 80x800 km juostą, einančią per Sputniko lygumą ir al-Idrisi kalnus jos šiaurės vakaruose. Nuotraukų, aišku, bus ir daugiau, kai kurios iš jų – netgi trimatės.

Tuo tarpu New Horizons jau kurį laiką dairosi į priekį. Dar lapkričio antrą dieną iš 280 milijonų km nuotolio nufotografavo objektą 1994 JR1, maždaug 150 km skersmens uolieną Kuiperio žiede. Tai – vienas iš pirmykščių Saulės sistemos gabalų, iš tokių formavosi planetos. Šis objektas taip pat yra Plutono kvazi-palydovas, surakintas su juo orbitiniu rezonansu bent 350-iai tūkstančių metų.

***

Ekstremalios planetos. Prieš 20 metų paskelbta apie pirmosios egzoplanetos prie Saulės tipo žvaigždės atradimą. Dabar egzoplanetas skaičiuojame tūkstančiais, o aptarti įdomiausias jų sistemas mokslininkai praeitą savaitę rinkosi į konferenciją. Tarp aptariamų keistenybių – 11 kartų už Jupiterį masyvesnė jauna planeta, nuo savo žvaigždės nutolusi 16 kartų toliau, nei Plutonas nuo Saulės. Ten planetą nusviedė greičiausiai pro šalį pralėkusi kita žvaigždė. Kitas įdomus darbas – tyrimas, ar dvi planetos galėtų egzistuoti žvaigždės gyvybinėje zonoje ir neišstumti viena kitos iš jos. Pasirodo, galėtų; tai reiškia, kad bent jau teoriškai įmanoma situacija, kad vienoje planetų sistemoje užgimtų dvi protingos civilizacijos, kurios viena su kita sukontaktuoti galėtų tik išradusios radiją. Na, kažkas panašaus į senąją fantastiką, kurioje Marse ar Veneroje gyvena protingos būtybės.

Keplerio teleskopas, prieš keletą metų praradęs galimybę stebėti tiksliai vieną dangaus plotą, jau metus vykdo naują misiją „K2“, kuria pakaitomis stebi dangaus plotus po 90 dienų. Per tuos metus aptiktos 234 planetos-kandidatės. Kandidačių spinduliai siekia nuo Žemės iki Jupiterio, o orbitiniai periodai – nuo valandų iki daugiau nei mėnesio. Ilgesnių periodų K2 misija aptikti nelabai gali, tačiau bent jau artimas žvaigždėms planetas galima bus tyrinėti ir toliau. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Keplerio planetynas. ©Ethan Kruse, Kepler, NASA

Vien tik planetos aplink, kur bepažvelgtum. Kuo toliau, tuo labiau įsitikiname, kad Paukščių Take planetų yra turbūt daugiau, negu žvaigždžių. Keplerio teleskopu atrasta beveik 2000 planetų, o savaitės paveiksliuke matote jų orbitų vizualizaciją. Paveiksliukas paimtas iš filmuko, kurį pamatysite čia.

***

Hipernovų atsiradimas. Masyvios žvaigždės miršta supernovų sprogimais – žvaigždės branduolys kolapsuoja ir sukuria smūginę bangą, kuri išardo aplinkinius žvaigždės sluoksnius ir nustumia juos tolyn milžiniškais greičiais. Tačiau kartais būna dar galingesnių sprogimų, vadinamų hipernovomis. Dabar nauju skaitmeniniu modeliu, atrodo, paaiškinta, kaip tos hipernovos gali susiformuoti. Svarbiausias elementas modelyje yra žvaigždės magnetinis laukas, kuris, jai kolapsuojant, susisuka į labai stiprias vijas. Tos vijos uždaro sprogimą magnetiniame tunelyje, iš kurio energija pabėga tik dviem kryptimis. Taip įvyksta hipernovos sprogimas, o iš žvaigždės išmesta medžiaga, sąveikaudama su spinduliuote, sukuria ir gama spindulių žybsnį. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Juodosios skylės magnetizmas. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad prie juodųjų skylių esanti medžiaga turėtų turėti stiprų magnetinį lauką, kurio linijų vingiavimas gali sustiprinti akreciją ir sukelti medžiagos tėkmes. Visgi iki šiol dar niekam nebuvo pavykę tokių magnetinių laukų išmatuoti. Tačiau praeitą savaitę paskelbta apie naujausius mūsų Galaktikos centro stebėjimus, kurie atskleidžia magnetinio lauko struktūrą prie pat įvykių horizonto. Interferometriniais stebėjimais išmatuota iš ten sklindančios šviesos poliarizacija, kuri leidžia nustatyti magnetinio lauko stiprį ir kryptį. Paaiškėjo, kad aplink juodąją skylę magnetinis laukas yra bent dalinai tvarkingas, tačiau nuolatos kinta ir gali reikšmingai pasikeisti vos per 15 minučių. Šis tyrimas padės geriau suprasti akrecijos procesą ir čiurkšlių formavimąsi prie juodųjų skylių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždės suardymas. Kai žvaigždė priartėja pernelyg arti juodosios skylės, ji yra suardoma potvyninių jėgų ir išsitempia bei susisuka į akrecinį diską. Toks procesas gali būti matomas, jei juodoji skylė yra supermasyvi, tačiau yra labai retas – kol kas žinoma gal 20 tokių atvejų. Teoriniai modeliai prognozuoja, kad dalis žvaigždės medžiagos iš akrecinio disko turėtų pabėgti kaip medžiagos čiurkšlė, bet anksčiau to nepavyko aptikti. Dabar pagaliau aptikta čiurkšlė, sklindanti iš žvaigždę valgančios juodosios skylės. Čiurkšlės susiformuoja greitai po potvyninio suardymo, taigi ankstesni stebėjimai paprasčiausiai nespėdavo jų pamatyti. Naujas atradimas padės patikrinti potvyninio suardymo ir tolimesnės akrecijos modelius. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Nebaisi mirtis. Gal teko kada girdėti, kad Visata miršta? Iš dalies tai tiesa – žvaigždžių formavimasis lėtėja jau 10 milijardų metų ir ateityje tik lėtės. Naujos galaktikos nebeatsiranda. Visata plečiasi ir vėsta. Taigi ateityje jos greičiausiai laukia mirtis, vadinama šilumine mirtimi. Tačiau visa tai įvyks... labai negreitai. Žvaigždės formuosis dar bent du trilijonus metų, o švies – šimtą trilijonų. Paskui dar ilgiau švies baltosios nykštukės ir neutroninės žvaigždės. Taigi iki mirties dar liko labai daug laiko. Plačiau apie tai – Space.com straipsnyje.

***

Štai tiek naujienų iš Visatos žiemos pradžioje. Kaip visada, laukiu jūsų klausimų ir komentarų.

Laiqualasse

Metų pabaigoje visi mėgsta apžvelgti, kas gero per metus įvyko. Vieni žiūri į politiką, kiti – į sportą, treti – į populiariąją kultūrą, o aš pasižiūrėsiu į kosmosą. Tiesiog labai trumpai, bet su nuorodomis, pateikiu sąrašą įdomesnių dalykų, nutikusių pernai kosmoso tyrimų, astronomijos ir susijusiose srityse. Tiesa, viskas išrinkta iš mano paties Kąsnelių, tai reguliariems skaitytojams tikrai bus matyta. Sąrašas gavosi labai ilgas, todėl padalinu jį perpus; pirmoji dalis dabar, o antroji – greičiausiai jau kitąmet.

Sausis

- Metai prasidėjo SpaceX bandymu nutūpdyti raketą ant platformos jūroje; deja, pirmasis bandymas nenusisekė ir raketa, atsitrenkusi į platformą, sudužo.

- Taip pat metų pradžioje didžiulės Sloan dangaus apžvalgos kuratoriai išleido jau 12-ą apdorotų duomenų paketą, kuriame – informacija apie daugiau nei 500 milijonų žvaigždžių ir galaktikų.

- NASA pirmą kartą išbandė Space Launch System – raketos, kuria žmonės skris į Marsą – variklius. Dar vienas bandymas atliktas kovo mėnesį.

- Nakties danguje plika akimi buvo galima įžiūrėti kometą Lovejoy.

- Astronomai teigė apskaičiavę, jos Saulės sistemos pakraštyje, gerokai toliau už Neptūną, turėtų būti dar bent dvi planetos – viena Sednos dydžio, kita masyvesnė už Žemę.

- Galimai aptikta supermasyvių juodųjų skylių pora, kurias skiria mažiau nei 0,1 parseko atstumas; tai pirmas kartas, kai aptikta tokia artima pora.

- Google išdalino penkis tarpinius LunarX konkurso prizus; konkurso dalyviai iki 2016-ųjų pabaigos turi nusiųsti mėnuleigį į Mėnulį, nuvažiuoti bent 500 metrų ir atsiųsti HD raiškos filmuotą medžiagą.

- SpaceX paskelbė, kad kurs internetą Marsui.

- NASA, Boeing ir SpaceX pranešė, kad į kosmosą žmonės iš JAV vėl skraidyti pradės 2017-aisiais.

- Aptikta pirma žieduota egzoplaneta.

- Aptikta seniausia žinoma planetų sistema, sudaryta iš uolingų planetų. Jos amžius siekia 11 milijardų metų, daugiau nei dvigubai viršija Saulės amžių.

Vasaris

- Prie Cereros artėjantis zondas Dawn siuntė vis detalesnes nuotraukas. Vasarį sužinojome, kad baltų dėmių Cereros paviršiuje yra ne viena.

- Planko ir BICEP teleskopų duomenų bendra analizė parodė, kad anksčiau BICEP aptiktas pirmykščių gravitacinių bangų signalas visgi buvo tik neteisingai įvertintas dulkių poveikis. Taigi kosmologinės infliacijos patvirtinimo dar reikės palaukti.

- Aptikta dvinarė žvaigždė, sudaryta iš dviejų baltųjų nykštukių, kurios viena aplink kitą apsisuka vos per 4,2 valandos. Tai – artimiausia susiliejimui tokia pora ir kol kas tvirčiausias įrodymas, kad baltųjų nykštukių susiliejimai kartais vyksta ir galbūt sukelia Ia tipo supernovas.

- Galimai aptiktos labai ryškios pašvaistės Marse.

- Paskelbta, jog prieš 70 tūkstančių metų pro Saulės sistemos pakraštį praskrido kita žvaigždė.

- Danguje matėsi kometa SOHO. Netrukus ji subyrėjo, bet paliko dar kurį laiką matomą uodegą.

- Atrastos kintančios žvaigždės, kurių kitimas turi du periodus, o tų periodų santykis atitinka auksinę proporciją.

- Pirmą kartą nustatyta kvazaro pučiamo vėjo geometrija.

Kovas

- Paskelbta, kad Marsas prarado net 87% kadaise turėto vandens, taigi kadaise Marsą galėjo dengti didelis vandenynas.

- NASA zondas Dawn pasiekė Cererą ir įskriejo į orbitą aplink ją.

- Nustatyta, kad po Jupiterio palydovo Ganimedo paviršiumi egzistuoja vandenynas.

- Aptikta ypatingai sparčiai žvaigždes formuojanti galaktika ankstyvojoje Visatoje.

- Netikėtai stipri geomagnetinė audra sukėlė šiaurės pašvaistes, matomas net Lietuvoje.

- Veneros atmosferoje aptikta dėl didelių vėjo greičių susiformuojanti kitokio tipo banga, nei bet kur kitur Saulės sistemoje.

- Šaulio žvaigždyne sužibo nova.

- Pačioje Europos šiaurėje buvo matomas pilnas, o daug platesniame regione, į kurį patenka ir Lietuva, – dalinis Saulės užtemimas.

- Du 43-osios Tarptautinės kosminės stoties įgulos nariai pradėjo metų trukmės misiją, skirtą pasiruošti žmonių skrydžiams į kitas planetas.

- Ilgaamžis marsaeigis Opportunity nuvažiavo maratono nuotolį Raudonosios planetos paviršiumi.

Balandis

- Balandžio pradžioje sulaukėme visiško Mėnulio užtemimo.

- Nustatyta, jog jaunos planetos gali migruoti protoplanetiniu disku ne tik artyn prie žvaigždės, bet ir tolyn nuo jos.

- Aptikta planeta su keturiomis žvaigždėmis; tiksliau sakant, planeta keturnarėje žvaigždžių sistemoje.

- Pranešta, jog Marse negiliai po paviršiumi naktimis gali susidaryti skysto vandens srovelių.

- Nustatyta, kad aktyviose galaktikose išpučiamos dujos gali kondensuotis ir kristi atgal galaktikos centro link tarsi lietus, taip cikliškai palaikydamos galaktikos aktyvumą ir stabdydamos žvaigždėdarą.

- SpaceX antrą kartą bandė nutūpdyti raketą ant plaukiojančios platformos; deja, ir vėl nesėkmingai.

- Aptiktas vandens garų sluoksnis Saturno atmosferoje, stabdantis audrų susidarymą.

- Aptikta žiedų sistema aplink asteroidą Cheironą; tai – antrasis žieduotas asteroidas, po jau seniau žinomos Chariklės.

- Pirmą kartą išmatuotas magnetinio lauko stipris juodosios skylės akreciniame diske.

- Kosminiam teleskopui Hablui sukako 25-eri metai.

- Pirmą kartą tiesiogiai išmatuotas egzoplanetos atmosferos spinduliuotės spektras.

Gegužė

- Baigė darbą Merkurijų tyręs NASA zondas MESSENGER.

- Iš tarpgalaktinės spinduliuotės intensyvumo matavimų nustatyta, kad apie pusę žvaigždžių Visatoje nepriklauso galaktikoms.

- Nustatyta, jog Merkurijaus magnetinis laukas silpnėja, o Saulės sistemos jaunystėje galėjo būti toks pat stiprus, kaip ir Žemės.

- Aptikti netiesioginiai įrodymai, jog vienoje egzoplanetoje išsiveržinėja ugnikalniai.

- New Horizons nufotografavo Plutoną su visais penkiais palydovais ir pradėjo naujų palydovų paiešką.

- Atrastas vos 10 milijonų metų amžiaus žvaigždes formuojantis dujų supertelkinys tolimoje galaktikoje, kurio masė siekia milijardą Saulės masių.

- Pirmą kartą aptikta arti vienas kito esančių keturių kvazarų grupė.

- NASA patvirtino misiją į Jupiterio palydovą Europą.

- Užfiksuota, kaip aktyvaus galaktikos branduolio išmestoje čiurkšlėje susiduria du medžiagos sutankėjimai.

Birželis

- Planetary Society išbandė kosminę burę.

- Paaiškėjo, kad kometų paviršiuose esančias molekules, joms išsilaisvinus ir formuojant uodegą, suardo ne Saulės fotonai, o nuo tos pačios kometos pabėgantys elektronai ir jonai.

- Zondas Philae, pernai lapkritį ne visai sėkmingai nusileidęs ant kometos 67P paviršiaus, atsibudo.

- NASA paskelbė apie planus pastatyti remonto ir kuro papildymo stotį orbitoje aplink Žemę.

- Iš Marso atlėkusiame meteorite pirmą kartą aptiktos metano molekulės.

- Paaiškėjo, kad Cereroje šviesių dėmių yra daugelio kraterių dugnuose.

- SpaceX raketa susprogo netrukus po pakilimo; tai buvo pirmasis nesėkmingas nebandomasis SpaceX raketos skrydis.

- Aptikta įrodymų, kad Veneroje egzistuoja veikiantys ugnikalniai.

- Atrasta taip sparčiai garuojanti egzoplaneta, kad forma ji primena kometą.

Metų pabaigoje visi mėgsta apžvelgti, kas gero per metus įvyko. Vieni žiūri į politiką, kiti – į sportą, treti – į populiariąją kultūrą, o aš pasižiūrėsiu į kosmosą. Tiesiog labai trumpai, bet su nuorodomis, pateikiu sąrašą įdomesnių dalykų, nutikusių pernai kosmoso tyrimų, astronomijos ir susijusiose srityse. Tiesa, viskas išrinkta iš mano paties Kąsnelių, tai reguliariems skaitytojams tikrai bus matyta. Sąrašas gavosi labai ilgas, todėl padalinu jį perpus; pirmąją dalį rasite čia, o antroji – po kirpsniuku.

Liepa

- NASA tyrėjų grupė pasiūlė Marso kolonizaciją pradėti nuo mikrobų, kurie sukurtų žmonėms tinkamesnę ekosistemą.

- Skaitmeniniai modeliai parodė, kad egzomėnuliai, esantys prie už Jupiterį masyvesnių planetų, gali būti gana dažni ir tinkami gyvybei.

- Paaiškėjo, kad Smalsiukas labai subraižė ratus, todėl prireikė keisti jo maršrutą, kad ateityje važiuotų per švelnesnį paviršių.

- New Horizons skrido pro Plutoną, ten rado širdį, padarė Charono nuotraukų, atsiuntė (ir tebesiunčia) stulbinančio grožio nuotraukų, patikslino Plutono dydį, aptiko daugiasluoksnę atmosferą ir taip toliau.

- Pirmą kartą aptikta aiški sąsaja tarp ilgo gama spindulių žybsnio ir stipriai įmagnetintos žvaigždės supernovos sprogimo.

- Aptikta supermasyvi juodoji skylė, kurios masė sudaro net 10% galaktikos masės, o ne ~0,5%, kaip įprasta.

- Pradėta diskutuoti apie teleskopą, kuris po maždaug 20 metų pakeistų James Webb kosminį teleskopą.

- Nustatyta, kad Marso paviršiuje yra įvairių tipų uolienų – silikatinių ir bazaltinių – kaip ir Žemėje.

- Nustatyta, jog tarpžvaigždinės terpės spektre matomas plačias spinduliuotės sugerties linijas galima paaiškinti anglies rutuliukų („buckyballs“) poveikiu.

- Aptikta labai į Žemę panaši egzoplaneta Keplerio 452b, besisukanti aplink labai į Saulę panašią žvaigždę.

- Aptikta penkianarė žvaigždė. Tai – viena gausiausių žinomų daugianarių žvaigždžių.

Rugpjūtis

- Kometa 67P, aplink kurią skrajoja Rosetta, pasiekė perihelį.

- Sudarytas Cereros paviršiaus žemėlapis.

- Aptikti požymiai, kad Titane ežerų padėtis kinta laikui bėgant.

- Pirmą kartą už Saulės sistemos ribų užfiksuota pašvaistė – rudojoje nykštukėje švytėjimas už Jupiterio pašvaistę stipresnis 10-100 tūkstančių kartų.

- Aptikta artimiausia Žemei uolinė egzoplaneta.

- Pradėjo veikti asteroidų paieškos ir ankstyvo perspėjimo tinklas ATLAS.

- Birželį pradėjusi darbą kosminių orų observatorija DSCOVR atsiuntė pirmąją bendrą Žemės-Mėnulio nuotrauką.

- Pradėtas nežemiškų civilizacijų paieškos projektas „Breakthrough Listen“.

- Pirmą kartą novos sprogimo išmestoje medžiagoje aptiktas cheminis elementas litis.

- Paskelbtas „New Horizons“ zondo taikinys po Plutono.

- Aptikta supernova, kurią sukėlusią žvaigždę iš galaktikos išmetė besijungiančios supermasyvios juodosios skylės.

Rugsėjis

- NASA pradėjo svarstyti galimybes nusiųsti po zondą į Urano ir Neptūno orbitas.

- Pasiūlytas teorinis modelis, aiškinantis planetų formavimąsi prie dvinarių žvaigždžių.

- Įvyko dalinis Saulės, o mėnesio pabaigoje – Mėnulio užtemimas.

- Pasiūlytas Jupiterio palydovo Ijo struktūros modelis, kuriame po palydovo paviršiumi egzistuoja magmos vandenynas.

- New Horizons pradėjo siųsti duomenis, gautus skrydžio pro Plutoną metu; siuntimas užtruks apie metus.

- Saulės observatorija SOHO aptiko 3000-ąją kometą.

- Didelė paieška neaptiko nei vienos labai pažangios nežemiškos civilizacijos kitose galaktikose.

- Pranešta apie kol kas tvirčiausius įrodymus, jog Marso paviršiuje kartais susiformuoja skysto vandens telkiniai ir tėkmės.

- Pirmą kartą tiesiogiai užfiksuotas egzoplanetos judėjimas.

Spalis

- Kompanija Moon Express paskelbė apie planus nuo 2017-ųjų metų vykdyti skrydžius į Mėnulį; tiesa, be žmonių, tik robotinių mėnuleigių ir zondų gabenimui.

- Paskelbta, kad deguonies egzistavimas egzoplanetų atmosferose nebūtinai reiškia gyvybę, nes deguonį galima sukurti ir cheminiais procesais.

- Atrasta dar daugiau įrodymų, kad Smalsiukas važinėja kadaise egzistavusio ežero dugnu.

- NASA paskelbė 20 metų trukmės planą, kurio galutinis tikslas – žmonių skrydis į Marsą.

- Nobelio fizikos premija paskirta už trijų neutrinų tipų atradimą.

- Nustatyta, jog kometos galėjo atnešti gyvybei reikalingų medžiagų į Jupiterio palydovo Europos popaviršinį vandenyną.

- Pasiūlytas naujas egzoplanetų tinkamumo gyvybei įvertinimo kriterijus, įtraukiantis ir planetos, ir jos orbitos savybes.

- Žvaigždės KIC 8462852 planeta patraukė pasaulio dėmesį dėl keisto šviesio kitimo; buvo aiškinamasi, ar tai gali būti subyrėjusių kometų debesies šešėliai, ar nežemiškos civilizacijos požymis.

- Paryčiais danguje matėsi Veneros, Jupiterio ir Marso konjunkcija.

- Kometos Lovejoy spektre aptiktas 21 organinis cheminis junginys, iš kurių dauguma yra svarbūs gyvybei.

- Paaiškėjo, kad Mėnulis jaunystėje buvo asteroidų daužomas tiek, kad jo pluta visa subyrėjo į šipulius.

- Pirmą kartą aptikta įrodymų, kaip žvaigždė garina savo planetą.

- Pirmą kartą užfiksuota žvaigždžių dėmių už Saulės sistemos ribų evoliucija.

- Pro Žemę pralėkė asteroidas 2015 TB145, radaro nuotraukose panašus į kaukolę.

- Paukščių Tako centrinėje dalyje aptikta keistai jaunų žvaigždžių grupė.

Lapkritis

- Suėjo 15 metų nuo žmonių darbo Tarptautinėje kosminėje stotyje pradžios.

- Pirmoji Google LunarX prize konkurso dalyvė, Izraelio kompanija SpaceIL, sudarė sutartį su SpaceX dėl erdvėlaivio iškėlimo į orbitą.

- JAV pirmą kartą paskelbė nacionalinę kosminių orų strategiją ir jos įgyvendinimo planą.

- Zondas MAVEN nustatė, kad Marso atmosferą į kosmosą išpūtė Saulės vėjas.

- Pasiūlytas naujas tamsiosios materijos evoliucijos modelis, pagal kurį ankstyvoje Visatoje tamsioji ir paprasta materijos stipriai sąveikavo, todėl dabartinis jų tankių santykis nedaug skiriasi nuo vieneto.

- Patikslintas Žemės-Mėnulio sistemos formavimosi modelis, taip paaiškinant, kodėl Žemėje yra daug lakiųjų elementų ir junginių, o Mėnulyje – ne.

- Nustatyta, kad Marso gravitacija tampo palydovą Fobą ir sukuria juostas jo paviršiuje. Po 20-30 mln. metų Fobas turbūt subyrės ir suformuos žiedą aplink Marsą.

- Pasiūlytas naujas planetos apibrėžimas, besiremiantis reikalavimu kūnui išvalyti orbitos apylinkes per jo žvaigždės pagrindinės sekos gyvavimo trukmę. Plutonas vis dar ne planeta.

- Atrasta nauja nykštukinė planeta Saulės sistemoje, nuo Saulės nutolusi trigubai toliau, nei Plutonas.

- Paukščių Tako centriniame telkinyje aptikta labai senų žvaigždžių grupė.

- Išmatuoti vėjai egzoplanetoje HD 189733b, kurių greitis siekia pustrečio km/s.

- Pirmą kartą užfiksuota, kaip gimstanti planeta ryja medžiagą iš protoplanetinio disko.

- Aptikta išskirtinai vieniša galaktika, esanti didžiulės kosminės tuštumos viduryje.

- Kompanijos Blue Origin raketa iškėlė palydovą į kosmoso pakraštį ir saugiai nusileido kosmodrome.

- JAV kompanijoms suteikta nuosavybės teisė į kosmose išgautus resursus.

Gruodis

- Į kosmosą iškeliavo teleskopas LISA Pathfinder, skirtas gravitacinių bangų paieškos technologijai patikrinti.

- Skaitmeniniu modeliu paaiškinta, kaip stiprūs magnetiniai laukai žvaigždėje sudaro sąlygas kilti hipernovos sprogimui.

- Pirmą kartą išmatuota magnetinio lauko struktūra ir jos kitimas prie pat juodosios skylės.

- Aptikta čiurkšlė, susidariusi juodajai skylei suardžius ir prarijus žvaigždę.

- Nakties danguje buvo matoma kometa Katalina.

- Japonijos zondas Akatsuki antru bandymu sėkmingai įskrido į orbitą aplink Venerą.

- Baltos dėmės Cereros paviršiuje, audrinusios vaizduotę visus metus, išaiškintos kaip druskingo vandens ledo telkiniai.

- Aptikta viena tolimiausių galaktikų, kurios žvaigždžių amžius rodo, kad žvaigždės Visatoje pradėjo formuoti praėjus ne daugiau nei 300 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.

- NASA 2016-iems metams gavo daugiau lėšų, nei prašė JAV Prezidento administracija.

- Paaiškėjo, kad per dešimtmetį nuo atradimo Saturno palydovo Encelado geizeriai prarado 30-50% galios.

- Baigėsi pirmasis konkursas suteikti vardus žvaigždėms ir egzoplanetoms.

- SpaceX trečiu bandymu sėkmingai nutūpdė raketą-nešėją kosmodrome.

- Aptikta uolinė planeta prie labai mažo metalingumo žvaigždės.

- Sužibo naujas supernovos atvaizdas gravitaciškai lęšiuotoje galaktikoje.

Prasidėjo nauji metai, o su jais – ir nauji kosminiai įvykiai bei atradimai. Apie paskutinių praėjusių ir pirmų šių metų dienų naujienas, kaip visada, skaitykite po kirpsniuku. Šįkart naujienų nelabai daug (šventiniu laikotarpiu jų visada mažoka), bet dešimt kažkaip surinkau.

***

2016-ųjų perspektyvos. Ko galime laukti šiais metais? Kosminiai tyrimai vis plečiasi, tad UniverseToday apžvelgia įdomiausius dalykus, kurie turėtų įvykti. Tai – zondas Junona, pasiekiantis Jupiterį; nauja Marso misija ExoMars; asteroidų mėginių pargabenimo misija OSIRIS-Rex; Rosettos misijos pabaiga; paskutiniai Cassini misijos metai; naujų sunkiasvorių raketų bandymai ir darbo pradžia. Tikrai įdomūs metai nusimato.

Kitas prognozių sąrašas skirtas astronomams mėgėjams. Jame rasite visokių žvaigždžių užtemdymų, palydovų tranzitų prieš planetas, planetų konjunkcijų ir taip toliau. Kitąmet bus matomi du Saulės užtemimai, deja abu – toli nuo Lietuvos: vienas pietryčių Azijoje, kitas centrinėje Afrikoje.

***

Erdvėlaivio statybos. Po dvejų metų kompanijos Boeing erdvėlaiviai „Starliner“ pradės skraidinti žmones į kosmosą iš JAV teritorijos, taip atnaujindami tokius skrydžius pirmą kartą po Šatlų programos pabaigos. Šiuo metu Kennedy kosminiame centre Floridoje statomas pirmasis Starliner‘is. Tiesa, jis nebus naudojamas įgulos gabenimui; tai yra tik „kelrodis“ modelis, kuriuo bus patikrintos technologijos, saugumo ir valdymo sistemos. Baigę šį modelį, Boeing statys „kvalifikacinį“ modelį, kuris jau kils į bandomuosius skrydžius antroje šių metų pusėje.

***

Teleskopo veidrodžiai. Rudenį pradėta James Webb kosminio teleskopo veidrodžių gamyba pasiekė pusiaukelę. Praeitą savaitę į teleskopo struktūrą įstatytas devintas iš aštuoniolikos šešiakampių veidrodžių. Vieną veidrodį pagaminti ir instaliuoti užtrunka apie keturias dienas, taigi likę veidrodžiai bus užbaigti per kiek ilgiau nei mėnesį. Pats teleskopas į orbitą bus iškeltas 2018-aisiais metais.

***

NSO tyrimas. Neatpažinti skraidantys objektai, arba tiksliau neatpažinti atmosferos reiškiniai (NAR; angliška santrumpa UAP, nuo Unidentified Atmospheric Phenomena), dažnai sulaukia žmonių dėmesio. Turint omeny, kiek daug su jais susijusių sąmokslo teorijų, nenuostabu, kad mokslininkai dažnai šalinasi bet kokio sistematinio tokių reiškinių tyrimo, nenorėdami būti priskirti prie visokių šarlatanų. Tačiau dabar situacija keičiasi: grupė entuziastų UFODATA yra pasiryžę sukurti stebėjimo stočių tinklą, kurio sensoriai automatiškai stebėtų visokiausias anomalijas. Tokia stebėjimų duomenų bazė, į kurią būtų įtraukiami labai įvairūs paprastai nepaaiškinami reiškiniai, galėtų reikšmingai pasitarnauti juos išaiškinant. Grupės atstovai teigia, kad tarp jų yra ir mokslininkų, bet jie norėtų likti anonimais dėl neigiamo akademinės bendruomenės požiūrio į NSO tyrimus. Komandos vadas yra žurnalistas, siekiantis, jo paties teigimu, rasti teisybę apie NSO/NAR tarp dviejų kraštutinumų: „tai nežemiškos civilizacijos kosminiai laivai“ ir „tokie dalykai apskritai neegzistuoja“.

***

Raketų tyrimai. Kosmoso, o ypač raketų mokslo, tyrimais JAV užsiima ne vien NASA. Praeitą savaitę JAV Karinės oro pajėgos sudarė tris sutartis dėl naujų raketų tyrimų. Kompanijos Orbital ATK, Aerojet Rocketdyne ir Northrop Grumman iš viso gavo 14,5 milijono JAV dolerių. Tikslios sutarčių detalės neatskleidžiamos, bet jų visų esmė – suteikti JAV nepriklausomybę nuo rusų gamybos raketų ar jų komponentų, kurie dabar naudojami kosminėse misijose. Ateityje KOP ketina suteikti finansavimo pagal dar keletą sutarčių, kurių bendra vertė siektų iki 35 milijonų JAV dolerių.

***

Labai paprastas klausimas – kodėl dangus mėlynas, o Saulė – geltona? Atsakymas gali būti ne toks paprastas, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Trumpai ir aiškiai apie šviesos sklaidą atmosferoje – savaitės filmuke iš Minute Physics:

***

Planetiniai pašto ženklai. JAV 2016-ais metais bus išleista nauja pašto ženklų serija, kurioje vaizduojami Saulės sistemos kūnai: Mėnulis, aštuonios planetos ir Plutonas bei New Horizons zondas. 1991-aisiais metais buvo išleisti kosmoso tyrimus vaizduojantys pašto ženklai, viename iš kurių buvo užrašas „Plutonas – dar neištirtas“ („Pluto – not yet explored“). Naujųjų pašto ženklų grupė su Plutonu pavadinta „Plutonas – ištirtas!“ („Pluto – explored!“).

***

Apolo nusileidimo vieta. Pasirodo, iki šiol nebuvo žinomos bent kai kurios Apollo misijų dalių nusileidimo Mėnulyje vietos. Tik praeitą savaitę Mėnulio apžvalgos zondas (Lunar Reconnaisance Orbiter) aptiko Apollo 16 misijos raketos stadijos paliktą kraterį ir pačios raketos liekaną Salų jūroje (Mare Insularum). Panaudotų raketų smūgiai į Mėnulio paviršių buvo naudojami palydovo vidaus struktūrai ištirti; Apollo 13, 14, 15 ir 17 misijų raketų dalys atrastos jau seniai, o su Apollo 16 buvo kuriam laikui nutrūkęs ryšys, todėl iki dabar nebuvo aišku, kur tiksliai nukrito ta raketa.

Europos kosmoso agentūra (ESA) paskelbė apie planus kitame dešimtmetyje pradėti vykdyti misijas į Mėnulį. Ten skristų astronautai kartu su dalinai autonominiais robotiniais pagalbininkais, būtų tobulinamas jų tarpusavio bendradarbiavimas. Tokios misijos būtų ir pasiruošimas tolesnėms kelionėms į Marsą. Galiausiai tikimasi, kad ketvirtajame dešimtmetyje pavyks pastatyti ir ilgalaikę tyrimų bazę Mėnulyje.

***

Ištampyta Cerera. Zondas Dawn šiuo metu skrenda taip arti Cereros, kaip niekad anksčiau. Iš mažiau nei 400 km aukščio jis padarė nuotraukų, kuriose matyti kalnų grandinė Gerber Catana. Ši grandinė susiformavo dėl Cereros deformacijų, kylančių dėl vidinių tempimo procesų. Tokie procesai ir jų požymiai anksčiau buvo stebimi tik žymiai didesnėse planetose, pavyzdžiui Marse. Šie atradimai prisideda prie ankstesnių duomenų, rodančių, kad Cerera turi sudėtingą vidinę struktūrą, labai netikėtą tokiam mažam kūnui.

***

Skylės diskuose. Aplink jaunas žvaigždes matomi protoplanetiniai diskai, kuriuose formuojasi planetos. Kai kurių diskų centruose matomos didžiulės skylės, tarsi centras būtų išpjautas – ten visiškai nėra dulkių (diskai daugiausiai stebimi per dulkių spinduliuotę). Dabar ALMA teleskopų masyvu atlikti stebėjimai atskleidė, kodėl taip yra. Dujų pasiskirstyme šiuose diskuose taip pat yra skylės, bet keletą kartų mažesnės, o dujų bei dulkių tankio šuoliai atitinka masyvių planetų ir disko sąveikos modelio prognozes. Taigi taip patvirtinta, kad būtent masyvios planetos, o ne kitokie procesai, pašalina dujas ir, dar efektyviau, dulkes iš protoplanetinių diskų centrinių dalių. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Medūzos ūkas ir jame slypintis pulsaras (rentgeno spindulių nuotrauka viršuje dešinėje). ©Wide Field Optical: Focal Pointe Observatory/B.Franke, Inset: X-ray: NASA/CXC /MSFC/D.Swartz et al, Inset: Optical: DSS, SARA

Medūzos ūkas yra supernovos sprogimo liekana pusantro kiloparseko atstumu nuo Žemės. Dabar jos pietiniame pakraštyje aptiktas pulsaras, kuris gali būti to paties supernovos sprogimo palikta žvaigždės liekana. Patvirtinti arba paneigti šį ryšį galėtų tolesni stebėjimai, kurie padės tiksliau nustatyti ūko amžių – dabartiniai įverčiai svyruoja nuo 3000 iki 30000 metų.

***

Didžiojo sprogimo kilmė. Kas sukėlė Didįjį sprogimą, nuo kurio prasidėjo Visata? Svarbu nepamiršti, kad bet koks „sukėlimas“ nėra Didžiojo sprogimo teorijos dalis. Didysis sprogimas aiškina tai, kaip Visata vystėsi nuo tada, kai jos amžius buvo maždaug 10^-36 sekundės iki dabar, ir prognozuoja, kaip ji vystysis ateityje. Tačiau pats Visatos atsiradimo momentas reikalauja supratimo apie kvantinę gravitaciją, kurio kol kas neturime. Plačiau apie tai, kas yra ir kas nėra Didysis sprogimas, Space.com straipsnyje rašo kosmologas Polas Sateris (Paul Sutter).

***

Štai ir visas pirmasis naujųjų metų kąsnelis. Kaip visada, laukiu klausimų ir komentarų.

Laiqualasse