Straipsnis perpublikuotas iš www.konstanta.lt, autorius - Kastytis Zubovas.

Ilgus ir lėtus astronominių objektų gyvenimus kartais perskrodžia trumpi pokyčiai, sukeliantys įvairaus pobūdžio žybsnius. Kai kurie žybsniai gali būti vos sekundžių trukmės – meteoro skrydis atmosfera ar meteorito smūgis į beorio kūno paviršių. Kiti – ilgesni: planetų pašvaistės, reaguojančios į žvaigždės žybsnius, tie patys žvaigždžių išsiveržimai. Dar kiti – tokie ilgi, kad negalvojame apie juos kaip žybsnius, nors lyginant su galaktikų laiko skalėmis, vis dar trumpi, pavyzdžiui galaktikų aktyvumo epizodai.

Praėjusios savaitės naujienose įvairiausių žybsnių rasite nemažai: žvaigždžių žybsniai galbūt ne tokie pavojingi gyvybei, kaip įprastai manoma, keistas radijo signalas iš artimiausios Saulei žvaigždės, tolimiausias blazaras – į mus nukreipta aktyvios galaktikos čiurkšlė. Kitose naujienose – pirmoji egzoplanetos pašvaistė, Mėnulio kraterių skaičiavimo automatizavimas ir gravitacinių bangų perturbacijų analizė, galbūt padėsianti patikrinti reliatyvumo teoriją ir jos variacijas. Gero skaitymo!

***

Didelio asteroido meteoritinės liekanos. Asteroidai yra planetų formavimosi proceso liekanos. Daugiausiai jų savybes tirti galima nagrinėjant meteoritus – asteroidų fragmentus, kurie nukrenta ant Žemės. Naudingiausi šiem tyrimams yra angliniai chondritai – labai primityvūs meteoritai, neturintys stiprių susidūrimų požymių. Daugumos chondritų mineralai susiformavo arba žemos temperatūros bei žemo slėgio vandeningoje aplinkoje, arba aukštos temperatūros ir slėgio sausoje aplinkoje. O dabar nustatyta, kad vieno meteorito mineralai yra tarpiniai tarp šių dviejų rūšių – formavosi vandeningoje vidutinės temperatūros ir slėgio aplinkoje. Meteoritas Almahata Sitta priklauso grupei akmenų, 2008 metais nukritusių Sudane. Dabar išnagrinėjus vieno mažyčio meteorito fragmento struktūrą, jame atrasta įvairių mineralų, įskaitant amfibolus, kurie formuojasi šiltoje ir aukšto slėgio, bet vandeningoje aplinkoje. Žemėje amfibolai dažnai aptinkami metamorfinėse ir magminėse uolienose. Mineralų savybės leidžia spręsti, kad meteorito medžiaga formavosi 640-1800 kilometrų skermens kūne; panašaus dydžio yra didžiausias Asteroidų žiedo objektas – nykštukinė planeta Cerera. Anksčiau amfibolų, nors ir labai nedaug, rasta kitame angliniame chondrite – Allende meteorite. Pastarojo motininis kūnas tikrai skiriasi nuo Almahata Sitta motininio kūno, taigi galima teigti, jog tokie, „vidutinėmis“ sąlygomis formavęsi asteroidai Saulės sistemoje nėra labai reti. Gali būti, kad jų atplaišos tiesiog turi daug mažiau šansų išgyventi krytį Žemės atmosferoje ir tapti meteoritais. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Kraterių skaičiavimas dirbtiniu intelektu. Kietą paviršių turinčių beorių kūnų – pavyzdžiui, Mėnulio – paviršiaus tyrimams labai svarbu suprasti, kaip ir kada ten formavosi krateriai. Skaičiuoti kraterius nuotraukose rankiniu būdu užtrunka labai ilgai, be to, ne visi skaičiuotojai vienodai interpretuoja vaizdus. Tai atrodo kaip uždavinys, puikiai tinkantis mašininio mokymo algoritmams. Visgi ir čia kyla iššūkių: ne visi krateriai yra apvalūs, ne visų kraštai ryškūs, be to, krateriai gali persidengti. Bet visi iššūkiai įveikiami, o naujame darbe pristatomas pirmas efektyvus automatizuotas kraterių paieškos algoritmas. Apmokę algoritmą su kiek daugiau nei 7000 žinomų kraterių nuotraukomis bei beveik 2000 kraterių amžiaus informacija, tyrėjai davė jam analizuoti Kinijos Chang’e misijų darytas nuotraukas. Jose algoritmas rado daugiau nei šimtą tūkstančių naujų kraterių. Dauguma naujųjų kraterių yra nedideli, mažesni nei dešimties kilometrų. Visgi tarp naujai atrastų kraterių beveik 19 tūkstančių yra aštuonių kilometrų skersmens ir didesni – jiems visiems algoritmas įvertino tikėtiniausią formavimosi mechanizmą. Šie atradimai – ir pats algoritmas, ir juo surastų kraterių katalogas – padės geriau suprasti Mėnulio evoliuciją, datuoti skirtingus jo paviršius ir nustatyti, kaip kito asteroidų populiacija vystantis Saulės sistemai. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Communications.

***

Marso drebėjimų pamokos. Prieš kiek daugiau nei metus, 2018-ųjų lapkričio 26, Marse nusileido NASA zondas InSight. Kodėl rašau, kad prieš metus, jei akivaizdu, kad jau daugiau nei prieš dvejus? Nes nuo tada praėjo tik truputį daugiau nei vieni Marso metai. Marsas aplink Saulę keliauja 687 Žemės paras. InSight, skirtas Marso gelmių tyrimams, per šį laikotarpį patyrė visus keturis metų laikus, o mokslininkai dabar pradeda daug aiškiau suprasti zondo atradimus. Jų pačių teigimu, didžiausios pamokos, kol kas gautos InSight misijos metu, yra trys. Pirmoji – Raudonoji planeta nuolat dreba ir virpa. Nors virpesiai yra menki ir žmogui nebūtų juntami, jie vyksta. Kol kas aptikta daugiau nei 480 drebėjimų. Tiesa, nei vienas nebuvo stipresnis nei keturi balai Richterio skalėje. Kodėl nerandama stipresnių drebėjimų – neaišku. Gali būti, kad Marsas yra tiesiog ramesnis, nei manyta iki šiol. Antra įdomi žinia – vėjai užgožia drebėjimus. Šių metų birželį InSight aplinkoje sustiprėjo vėjai, o drebėjimų gerokai sumažėjo. Vėjas sukelia paviršiaus virpesius, kurie trukdo atskirti realius iš gelmių atsklindančius drebėjimus. Trečioji keistenybė – Marso drebėjimai susideda tik iš giluminių bangų, tuo tarpu paviršinių bangų, kurios sklinda visų Žemės drebėjimų metu, InSight užfiksuoti nepavyko. Tai gali reikšti, kad Marso pluta yra ypatingai suskeldėjusi, arba kad visi Marso drebėjimai kyla labai giliai planetoje.

Vienas iš būdų daug geriau pažinti Marsą – atsigabenti iš ten grunto mėginių. Tokia misija labai sudėtinga, bet pirmasis jos etapas jau vykdomas: marsaeigis Perseverance turėtų paruošti mėginių, kurie ateityje bus gabenami atgal į Žemę. Praeitą savaitę NASA patvirtino, kad bendra jų ir Europos kosmoso agentūros (ESA) misija sugrąžinti šiuos mėginius bus vystoma toliau. NASA indėlis bus nusileidimo aparatas, surinksiantis mėginius ir pakelsiantis juos į orbitą, o ESA – grąžinimo modulis, pargabensiantis mėginius iš Marso orbitos į Žemę. Planuojama, kad abi misijos bus paleistos maždaug dešimtmečio viduryje, o Marso mėginių galime tikėtis ketvirtojo dešimtmečio pradžioje.

***

Kentauro Proksimos radijo signalai. Jei mes bandytume susisiekti su nežemiška protinga civilizacija, turbūt pirmiausia tą darytume radijo bangomis. Galima spėti – nors tikrai nebūtinai teisingai – kad panašiai elgtųsi ir nežemiškos civilizacijos, bandančios susisiekti su mumis. Todėl ir galimos protingos gyvybės paieškos daugiausiai remiasi radijo bangų signalų analize. Pagrindinis šiuo metu vykdomas šios srities projektas yra Breakthrough Listen. Praeitą savaitę pasklido žinia, kad analizuodami pernai surinktus duomenis, tyrėjai rado radijo signalą, kurio negali paaiškinti žinomais natūraliais reiškiniais. Signalą pagavo Parkes observatorija Australijoje; jis atsklido iš Kentauro Proksimos – artimiausios Saulei žvaigždės – pusės. Signalas buvo stipriai lokalizuotas – pakreipus teleskopą pranyko, o grąžinus į pradinę padėtį, vėl atsirado. Taip pat siauras ir signalo dažnių ruožas – praktiškai vien 982,002 megaherco. Kol kas duomenų analizė dar tęsiasi ir mokslinė publikacija neparengta; garsiai apie atradimą pradėta kalbėti po to, kai anonimine žinute susidomėjo žiniasklaida. Ar tai gali būti nežemiškos gyvybės signalas? Tiek Breakthrough Listen komandos atstovai, tiek įvairūs kiti specialistai teigia, jog beveik neabejotinai ne. Tai greičiausiai yra technologinis signalas – natūralūs reiškiniai neturėtų sukurti signalo, apimančio tik tokį siaurą dažnių diapazoną – bet tos technologijos turėtų būti sukurtos žmonių. Gali būti, kad teleskopas užfiksavo, pavyzdžiui, kokį nors slaptą palydovą ar lėktuvą. Tokią interpretaciją sustiprina ir faktas, kad vėlesni Kentauro Proksimos stebėjimai panašaus signalo pasikartojimo neužfiksavo.

***

Egzoplanetos pašvaistė. Vienas tikrai natūralus radijo signalas, skleidžiamas planetų, yra pašvaistės. Saulės sistemoje puikiai žinome Žemės pašvaistes, taip pat jos švyti Jupiteryje ir kitose didžiosiose planetose. Dabar, atrodo, pirmą kartą aptikta egzoplanetos pašvaistė. Ištyrę trijų žinomų egzoplanetų sistemų – Vėžio 55, Andromedos Niu bei Jaučiaganio Tau – radijo spinduliuotę, pastarojoje tyrėjai aptiko apskritimiškai poliarizuotos radijo spinduliuotės signalą. 14-21 megaherco ruože signalas yra stiprus ir žybsintis, o 21-30 megaherco – kiek silpnesnis ir lėtai kintantis. Panašu, kad signalas yra tikras – sklinda nuolatos ir tikrai iš tos sistemos. Nors kol kas neįmanoma tiksliau lokalizuoti signalo šaltinio, labiausiai tikėtina, kad tai yra Jaučiaganio Tau b planetos pašvaistė. Pagal spinduliuotės intensyvumą apskaičiuotas planetos magnetinio lauko stiprumas gerai atitinka planetų struktūros modelių prognozę. Tikimasi, kad planetų pašvaisčių tyrimai padės geriau suprasti ir jų struktūrą, ir jose vykstančius procesus, tokius kaip dujų maišymasis ir atmosferos judėjimas. Panašus, tik mažiau statistiškai reikšmingas, signalas aptiktas ir Andromedos Niu sistemoje, o Vėžio 55 neaptikta jokio signalo. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Metanas – patikimiausias biopėdsakas. Gyvybės paieškos už Saulės sistemos ribų remiasi biopėdsakų paieškomis. Biopėdsakai yra įvairios dujos, kurias išskiria gyvi organizmai ir kurios užsilieka planetos atmosferoje, nors jei gyvybės nebūtų, jos greitai išnyktų. Dažniausiai minimas biopėdsakas yra deguonis: ši molekulė – labai reaktyvi, todėl jei Žemėje gyvybės neliktų, per kelis tūkstančius metų neliktų ir deguonies atmosferoje. Visgi daug deguonies Žemėje buvo toli gražu ne visada. Deguonies kiekis atmosferoje pradėjo gausėti tik kiek daugiau nei prieš du milijardus metų, o šiandieninį lygį pasiekė prieš pusę milijardo. Taigi hipotetinė nežemiška civilizacija, ieškanti gyvybės Saulės sistemoje, didžiąją Žemės egzistavimo dalį nebūtų čia aptikusi atmosferinio deguonies. Kitas, galimai geresnis, biopėdsakas yra metanas, ypač jei jis atmosferoje egzistuoja kartu su anglies dvideginiu. Metanas taip pat labai reaktyvus, ir laikui bėgant turėtų pranykti; nemenka jo dalis gali virsti anglies dvideginiu. Jei metano ir anglies dvideginio atmosferoje randama vienu metu, tai reiškia, kad metanas greičiausiai tikrai nyksta, bet kartu jo kiekis nuolat atnaujinamas. Naujame tyrime nagrinėjama, ar tokią atmosferos sandarą galėtų palaikyti vulkanizmas. Skaitmeniniai modeliai rodo, kad panašiose į Žemę planetose vulkanizmas niekaip negali būti pakankamai galingas, kad sukurtų tiek metano, kiek jo šiuo metu yra Žemės atmosferoje. Vienintelis įmanomas scenarijus yra labai jauna planeta dar nenusistovėjusioje planetinėje sistemoje. Tokiomis sąlygomis vulkanizmą reguliariai sustiprina asteroidų smūgiai. Visgi ir tada galima atskirti vulkaninės ir biologinės kilmės metaną: ugnikalniai išmeta ne tik šias dujas, bet ir daug anglies monoksido, o gyvybiniai procesai, išskiriantys metaną, anglies monoksidą suvartoja. Taigi jei planetoje randama daug metano ir daug anglies monoksido, galima manyti, jog ten vyksta stiprus vulkanizmas, o jei anglies monoksido praktiškai nėra, metanas turėtų būti gyvybės požymis. Žinoma, visa tai galioja tik uolinėms planetoms – dujinėse milžinėse metanas gali formuotis kitais būdais. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Žvaigždžių žybsniai padeda gyvybei? Saulės žybsniai gali pakenkti elektronikai, dėl jų padaugėja vėžinių susirgimų. Jei žybsniai būtų daug stipresni, iškiltų grėsmė didžiajai daliai Žemės gyvų organizmų. Santykinai stiprūs žybsniai, talžantys planetas prie raudonųjų nykštukių, dažnai pateikiami kaip argumentas, kodėl tos planetos greičiausiai nėra tinkamos gyvybei išsivystyti. Visgi gali būti, kad jų žala pervertinta – bent jau taip teigia naujo tyrimo autoriai. Tyrėjai pasitelkė trimačius skaitmeninius atmosferų bei klimato modelius ir duomenis apie įvairių žvaigždžių žybsnius. Taip jie ištyrė žybsnių poveikį atmosferos cheminei sudėčiai. Paaiškėjo, kad poveikis yra reikšmingas: prie mažesnių už Saulę žvaigždžių esančių planetų atmosferos pereina į kitokią pusiausvirą būseną, nei nesant žybsnių. Į Saulę panašių žvaigždžių planetoms žybsnių poveikis gerokai silpnesnis ir naujos pusiausvyros nesukuria. Mažų žvaigždžių planetų atmosferose žybsniai turėtų sukurti didelius azoto junginių – azoto oksido, dioksido bei rūgšties – kiekius. Šie junginiai gali padėti formuotis gyvybei. Be to, šiose atmosferose nepranyksta visas ozonas – būtent jo netektis laikoma pagrindiniu žybsnių pavojumi gyvybei, nes ozonas sugeria kenksmingus ultravioletinius spindulius. Taigi gali būti, kad žvaigždžių žybsniai ne tik nesunaikina gyvybės atsiradimo ir vystymosi galimybių, bet ir šiek tiek padeda jai formuotis. Tyrimo rezultatai publikuojami Nature Astronomy.

***

Sudėtingos supernovos liekanos struktūra. Supernova – masyvios žvaigždės sprogimas – paprastai būna daugmaž sferiška. Supernovų liekanos – per šimtmečius sprogimo vietoje susiformuojantys karštų dujų burbulai – yra visiškai nesferiški. Skirtumą lemia besiplečiančios medžiagos sąveika su netolygia aplinka. Apskaičiuoti plėtimosi detales sudėtinga, tačiau jos gali padėti suprasti ir tarpžvaigždinės medžiagos savybes. Naujame tyrime pristatytas detalus trimatis supernovos liekanos IC 443 modelis, atkuriantis sudėtingą jos struktūrą. Liekaną nuo mūsų skiria apie pusantro kiloparseko; iš trijų pusių ją riboja dujų debesys – du šalti molekuliniai ir vienas kiek šiltesnis atominis. Apskritai liekana atrodo tarsi sudaryta iš dviejų kevalų: viena jos pusė yra gerokai didesnė už kitą. Kurdami skaitmeninį modelį, tyrėjai įtraukė keletą laisvų parametrų, kurie lemia įvairias liekanos savybes. Apskaičiavę liekanos evoliuciją bei tikėtiną šiandieninį šviesį ir jo pasiskirstymą, tyrėjai rado tinkamiausias tų parametrų vertes. Taip paaiškėjo, kad labiausiai tikėtina, jog supernova sprogo prieš 8000 metų, o jos metu į aplinką išmesta maždaug septynios Saulės masės medžiagos. Taip pat įvertinta, kad gretimo atominio debesies tankis siekia 300 dalelių kubiniame centimetre, o molekulinių debesų – dešimt kartų daugiau. Tokie tankiai yra gana tipiniai tarpžvaigždinės medžiagos debesims, bet dabar jų vertės apskaičiuotos kitu būdu, tad turimos žinios apie debesis tampa patikimesnės. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Šviesa, sklisdama pro masyvius objektus, pakeičia trajektoriją. Jei idealiai apvalus masyvus objektas būtų tiksliai tarp mūsų ir tolimo šviesos šaltinio, pastarąjį matytume kaip žiedą. Toks darinys vadinamas Einšteino žiedu. Realybėje geometrija nebūna tokia tobula, todėl matomos žiedų dalys, vadinamos Einšteino lankais. GAL-CLUS-022058s, neseniai aptiktas pietiniame danguje, yra vienas pilniausių Einšteino žiedų. Centre švyti centrinė didžiulio spiečiaus galaktika, o už jos esančio kito spiečiaus vaizdas išsilenkia į vaizdą, kiek primenantį tekantį lydytą metalą.

***

Gravitacinių bangų perturbacijos. Gravitacinės bangos sklinda šviesos greičiu. Panašiai kaip ir pati šviesa, jos sklinda ne visai tiesiomis linijomis, o užlinksta, veikiamos aplinkinių objektų gravitacijos. Jei gravitacija veikia tiksliai taip, kaip nurodo bendroji reliatyvumo teorija, šie užlinkimai neturėtų pakeisti pačių bangų formos. Bet egzistuoja įvairių modelių, papildančių ar modifikuojančių reliatyvumą; kai kurie iš jų įtraukia įvairius fizinius laukus, kurie gravitacines bangas gali paveikti kitaip. Naujame darbe pristatomi skaičiavimai, kaip šį poveikį būtų galima aptikti gravitacinių bangų detektoriais. Pagrindinis efektas yra bangos judėjimo kelio pokytis priklausomai nuo poliarizacijos. Skirtinga kryptimi erdvėlaikį virpinančios bangos komponentės gali išsiskirti, judėdamos stipriame gravitaciniame lauke, o vėliau susijungti. Šis efektas atitinka optikoje žinomą dvejopą šviesos lūžį, nutinkantį skirtingos poliarizacijos elektromagnetinėms bangoms. Jei kelionės trukmė skirtingoms bangoms skiriasi daugiau, nei pačių bangų signalo trukmė, gauname visišką bangų išsiskyrimą (aidą), o jei skiriasi mažiau, gauname iškreiptą suminės bangos signalą. Sąveika su foniniu lauku gali apskritai pakeisti bangos formą ir sukurti tarsi jos šešėlį. Visi šie signalai turėtų būti aptinkami 2022 metais, kai LIGO detektorius pradės trečią stebėjimų etapą. Jo metu tikimasi fiksuoti po gravitacinių bangų signalą kas 1-2 dienas, kelis kartus dažniau, nei antrajame etape. Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Blazaras Visatos tolybėse. Pirmosios galaktikos susiformavo per kelis šimtus milijonų metų po Didžiojo sprogimo – mažą laiko tarpą, palyginus su dabartiniu 13,8 milijardo metų Visatos amžiumi. Jos nuo dabartinių skyrėsi įvairiomis savybėmis; nuolat vykdomi stebėjimai padeda geriau suprasti, kokiomis. Štai naujame tyrime pristatoma labai detali informacija apie blazarą, kurio šviesa iki mūsų keliavo beveik 13 milijardų metų. Blazarai yra galaktikos, kurių centruose esanti juodoji skylė sparčiai ryja medžiagą ir suformuoja beveik tiesiai į mus nukreiptą čiurkšlę. Būtent čiurkšlės – kone šviesos greičiu lekiančių dalelių pluošto – savybės lemia blazaro išvaizdą: ryškią gama, rentgeno ir radijo spinduliuotę. Nauji stebėjimai parodė, kad blazaro čiurkšlės projekcinis ilgis – atstumas dangaus skliaute tarp čiurkšlės galo ir galaktikos centro – siekia 500 parsekų, panašiai, kaip ir šiandieninių galaktikų čiurkšlių. Aišku, realus ilgis gali būti daug didesnis, nes pagal apibrėžimą čiurkšlę matome beveik iš galo. Joje yra daug smulkių netolygumų, medžiagos sutankėjimų, žyminčių netolygų plazmos išmetimą iš centro – vėlgi, panašūs reiškiniai stebimi ir aplinkinėse galaktikose. Vienas skirtumas nuo šiandieninių galaktikų yra čiurkšlės greitis. Jis paprastai išreiškiamas Lorenco faktoriumi, kuris maždaug nurodo čiurkšlės dalelių suminės energijos ir rimties masės energijos santykį. Šiame blazare apskaičiuotas Lorenco faktorius yra 5 – daug mažesnis, nei šiandieninėje Visatoje. Taip gali būti todėl, kad galaktikos ir aplinkgalaktinė medžiaga ankstyvojoje Visatoje buvo daug tankesnė, tad čiurkšlė patiria didesnį pasipriešinimą ir lėtėja. Šis skirtumas paaiškintų, kodėl tolimoje Visatoje aptinkama daug mažiau blazarų, nei prognozuoja skaitmeniniai modeliai. Tiesa, tai nėra vienintelė įmanoma interpretacija – gali būti, kad čiurkšlė nukreipta kampu į mus, o ryškią rentgeno spinduliuotę sukelia ne vien čiurkšlės viduje vykstantys procesai, bet ir jos medžiagos sąveika su kosminės foninės spinduliuotės fotonai (kurie tuo metu buvo apie septynis kartus energingesni, nei dabar). Tyrimo rezultatai arXiv.

***

Ryšiai tarp fantastikos ir mokslo visais laikais buvo glaudūs ir įvairūs. Viena geriausiai žinomų kosminės fantastikos frančizių – Star Trek – išpranašavo įvairiausias technologines naujoves, taip pat ir rėmėsi įvairiomis naujomis mokslinėmis idėjomis. Šventiniu laikotarpiu pats tas susipažinti su Star Trek bei mokslo ryšiais – tą padės siužetas iš Astronomy Magazine:

Straipsnio autorius - Kastytis Zubovas, "Konstanta 42".

Perpublikuota ufologija.lt autoriui leidus.