CP v2

Tag: Nature Astronomy

  • Keistas atradimas apie karštuosius Jupiterius: kuo planeta karštesnė, tuo vėjas lėtesnis

    Keistas atradimas apie karštuosius Jupiterius: kuo planeta karštesnė, tuo vėjas lėtesnis

    Vėjai, kurie laužo taisykles

    Milžiniškos dujinės planetos, vadinamos karštaisiais Jupiteriais, skrieja taip arti savo žvaigždžių, kad jų atmosfera įkaista iki kelių tūkstančių laipsnių. Pagal ilgai taikytus atmosferos modelius tai turėtų reikšti ir ypač greitus vėjus, nes didesnis įkaitimas stiprina oro masių cirkuliaciją.

    Vis dėlto nauja septynių karštųjų Jupiterių analizė parodė priešingą vaizdą: kuo planeta karštesnė, tuo jos vėjai, palyginti su lūkesčiais, atrodo lėtesni. Astronomai šį dėsningumą vadina netikėtu, nes jis kertasi su paprasta logika, kad karštis turėtų suteikti daugiau energijos atmosferai.

    Kaip išmatuojami vėjai už Saulės sistemos ribų

    Nors egzoplanetų magnetinių laukų tiesiogiai išmatuoti dar nepavyksta, mokslininkai gali gana tiksliai nustatyti vėjo greitį pagal cheminių elementų pėdsakus atmosferoje. Šiuo atveju stebėtas atmosferoje esantis išgaravęs geležies signalas, o Doplerio efektas leido įvertinti, kaip greitai juda dujos.

    Stebėjimams panaudoti aukštos skyros spektrografai MAROON-X, įrengtas Gemini North teleskope, ir ESPRESSO, veikiantis ESO Very Large Telescope. Tokie prietaisai leidžia fiksuoti itin menkus spektrinių linijų poslinkius, kurie rodo dujų judėjimą planetos atmosferoje.

    Magnetinis laukas kaip stabdis

    Nustatyti vėjai vis tiek yra milžiniški, siekiantys apie 2–7 kilometrus per sekundę, tačiau svarbiausia yra tendencija: įkaitusios planetos nepademonstravo prognozuoto pagreitėjimo. Palyginimui, Jupiterio vėjai, laikomi vienais greičiausių Saulės sistemoje, siekia maždaug 0,4 kilometro per sekundę.

    „Tai visiškai prieštarauja intuicijai, nes, jei visos kitos sąlygos panašios, karštesnės planetos turėtų turėti daugiau energijos, kuri pagreitintų vėjus“, – sakė astronomas Vivien Parmentier.

    Tyrėjų teigimu, tikėtiniausias paaiškinimas yra magnetinis laukas, galintis lėtinti elektriškai įkrautų dujų judėjimą. Karštųjų Jupiterių aukštoje atmosferoje dėl temperatūrų dalis dujų tampa jonizuotos, todėl jų judėjimą gali slopinti magnetinė sąveika, vadinama magnetohidrodinaminiu stabdymu.

    Remdamiesi nustatytu ryšiu tarp temperatūros ir vėjo greičio, autoriai preliminariai įvertino, kad šių planetų magnetinių laukų stiprumas gali būti keli gausai, panašiai kaip Jupiterio. Kadangi tai netiesioginis metodas, mokslininkai pabrėžia, jog reikės daugiau stebėjimų ir didesnės planetų imties, kad išvada būtų patvirtinta.

    Kodėl tai svarbu ir kas toliau

    Jei magnetinis stabdymas bus galutinai patvirtintas, tai gali tapti vienu įtikinamiausių įrodymų, kad už Saulės sistemos ribų egzistuoja aktyvūs planetų magnetiniai laukai. Tokie laukai svarbūs ne tik orų dinamikai, bet ir atmosferos išlikimui, nes gali padėti apsaugoti ją nuo žvaigždės vėjo ir spinduliuotės poveikio.

    „Šis proveržis atveria visiškai naują langą egzoplanetų tyrimuose: pirmą kartą galime pradėti lyginti kitų pasaulių magnetines aplinkas“, – sakė astronomė Julia Seidel.

    Tyrimas publikuotas žurnale Nature Astronomy ir atspindi platesnę šiuolaikinės astronomijos kryptį: pereiti nuo pavienių įdomių egzoplanetų istorijų prie statistiškai patikimų dėsningumų. Artimiausiais metais, plečiantis aukštos skyros spektroskopijos galimybėms ir daugėjant stebimų planetų, mokslininkai tikisi tiksliau įvertinti, kaip magnetiniai laukai formuoja karštųjų Jupiterių klimatą.

  • Mįslingi kosminiai radijo pliūpsniai įminti? Astronomai rado raktą Paukščių Take

    Mįslingi kosminiai radijo pliūpsniai įminti? Astronomai rado raktą Paukščių Take

    Pastaraisiais metais astronomus glumina keisti, lėtai pasikartojantys radijo signalai, sklindantys iš skirtingų Paukščių Tako vietų. Jie neatitinka įprastų pulsarų ar kitų žinomų šaltinių ritmo, todėl buvo priskirti ilgaperiodžių radijo transientų klasei.

    Iki šiol užfiksuota maždaug keliolika tokių objektų, tačiau jų kilmė dažnai likdavo neaiški: vieni atrodė susiję su stipriai magnetizuotais baltaisiais nykštukais, kiti rodė požymius, būdingus dvinarėms sistemoms. Nauja analizė leidžia manyti, kad bent dalį šių signalų gali paaiškinti vienas konkretus scenarijus.

    Tyrėjų komanda, vadovaujama Sidnėjaus universiteto astronomo Kovi Rose’o, pranešė identifikavusi šaltinį ASKAP J1745-5051, kuris, jų teigimu, sujungia daug anksčiau matytų požymių. Objektas siejamas su magnetine kataklizmine kintamąja žvaigžde, kai baltasis nykštukas iš kompanionės siurbia medžiagą, o sistema periodiškai „užsidega“ radijo ruože.

    „Ilgaperiodžiai radijo transientai metų metus kėlė galvosūkį astronomams. Dabar parodėme, kad bent vieno tokio signalo šaltinis yra baltasis nykštukas, aktyviai traukiantis medžiagą iš kompanionės žvaigždės“, – sakė Kovi Rose’as.

    Signalai šiame šaltinyje kartojasi kas maždaug 81 minutę, o radijo pliūpsnius lydi ir periodinė rentgeno spinduliuotė. Rentgeno spinduliai, kaip aiškina mokslininkai, kyla tuomet, kai į baltojo nykštuko paviršių magnetiniu lauku nukreipta medžiaga įkaista iki milijonų laipsnių.

    Radijo spinduliuotė, tikėtina, susidaro dėl dalelių pagreitėjimo, kai dvinarėje sistemoje susiduria ir persitvarko stiprūs magnetiniai laukai. Panašus mechanizmas anksčiau buvo siūlytas kitam šios klasės objektui, siejant radijo blyksnius su magnetinių laukų sąveika tarp artimai besisukančių žvaigždžių.

    ASKAP J1745-5051 išskirtinumas tas, kad čia vienu metu matomi keli anksčiau atskirai fiksuoti „dėlionės gabalai“: dvinarė sistema, akrecija, stiprus magnetizmas ir rentgeno emisija kartu su radijo pliūpsniais. Tai leidžia šį šaltinį laikyti savotišku raktu, padėsiančiu tiksliau interpretuoti ir kitus ilgaperiodžius radijo transientus.

    Objekto atstumas nuo Žemės kol kas įvertintas labai plačiai, nes tokios sistemos dėl sudėtingos fizikos ir stebėjimų apribojimų ne visada lengvai „pasiduoda“ tiksliai fotometrinei ir spektrinei distancijai. Vis dėlto surinktų duomenų pakako nustatyti sistemos prigimtį ir susieti radijo bei rentgeno periodiškumą su orbitos trukme.

    Mokslininkai pabrėžia, kad ši sritis sparčiai vystosi: vis jautresni radijo teleskopai ir platesnio lauko apžvalgos leidžia aptikti vis daugiau trumpalaikių ir periodinių reiškinių. Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Astronomy“.

  • JWST aptiko žvaigždės išdegintą uolinę superžemę: ji didesnė už Žemę, bet beveik plika

    JWST aptiko žvaigždės išdegintą uolinę superžemę: ji didesnė už Žemę, bet beveik plika

    Jameso Webbo kosminis teleskopas (JWST) užfiksavo itin tamsų, žvaigždės kaitros išdegintą uolinį pasaulį LHS 3844 b, kuris savo savybėmis gali priminti Merkurijų ar Mėnulį. Planetos dydis išsiskiria: ji laikoma maždaug 30 proc. didesne už Žemę, tačiau, panašu, beveik neturi atmosferos.

    Šis objektas nuo Žemės nutolęs apie 50 šviesmečių ir aplink raudonąją nykštukę apskrieja vos per maždaug 11 valandų. Toks artumas reiškia milžinišką spinduliuotės ir žvaigždinio vėjo poveikį, todėl bet kokia kadaise buvusi atmosfera galėjo būti tiesiog „nupūsta“ į kosmosą.

    Vienoje pusėje amžina diena

    Mokslininkai aiškina, kad LHS 3844 b greičiausiai yra gravitaciškai „pririšta“ prie savo žvaigždės, todėl viena pusė visada atsukta į ją, o kita skendi amžinoje naktyje. Dieninėje pusėje temperatūra gali siekti apie 1 000 kelvinų, tad paviršius tampa ypač nedraugiškas bet kokiems mums įprastiems procesams.

    JWST negali nufotografuoti tokios planetos taip, kaip matome Saulės sistemos kūnus, tačiau gali išmatuoti jos skleidžiamą infraraudonąją spinduliuotę. Iš jos sudaromas spektras, leidžiantis spręsti apie paviršiaus sudėtį, nes skirtingos medžiagos skleidžia ir sugeria šviesą skirtingais bangos ilgiais.

    Ką išdavė infraraudonasis spektras

    Stebėjimams panaudotas JWST vidutinio infraraudonojo diapazono prietaisas MIRI, o rezultatai sulyginti ir su ankstesniais NASA „Spitzer“ teleskopo duomenimis. Tyrėjai padarė išvadą, kad planetos paviršius gali būti panašus į bazaltą, uolieną, susidarančią greitai stingstant magniu ir geležimi praturtintai laviai.

    Kita vertus, spektras taip pat suderinamas su scenarijumi, kad viršuje gali vyrauti ne šviežios uolienų plokštės, o senas, smūgių ir spinduliuotės suardytas dulkinis sluoksnis. Kadangi planeta, tikėtina, neturi atmosferos, jos paviršius neapsaugotas nuo meteorų, kietųjų dalelių ir radiacijos, todėl per ilgą laiką gali susidaryti storas suirusių uolienų sluoksnis.

    Tektonika ir vulkanizmas – didelis klausimas

    Ankstesniuose darbuose buvo svarstoma, ar LHS 3844 b gali turėti tektoninį aktyvumą, tačiau naujesnė analizė pateikia atsargesnį vaizdą. Tyrimo autoriai pabrėžia, kad Žemei būdinga plokščių tektonika šiai planetai greičiausiai netaikoma arba yra neveiksminga, o vandens joje turėtų būti labai mažai.

    „Galima daryti išvadą, kad Žemei būdinga plokščių tektonika šiai planetai netaikoma arba yra neveiksminga“, – sakė NASA Sagan Fellow Harvardo ir Smithsono astrofizikos centre Sebastianas Zieba.

    „Šioje planetoje, tikėtina, yra labai mažai vandens“, – pridūrė jis.

    Norėdami suprasti, ar pasaulis vis dar geologiškai aktyvus, astronomai ieško netiesioginių ženklų, pavyzdžiui, dujų, kurios Saulės sistemoje dažnai siejamos su vulkanizmu. Tyrėjai nurodo, kad šiuo metu JWST duomenys nepateikė aiškaus anglies dioksido ar sieros junginių signalo, kuris galėtų rodyti aktyvų išsiskyrimą iš gelmių.

    Mokslininkai jau yra surinkę papildomų JWST stebėjimų, kurie turėtų padėti tiksliau atskirti, ar spinduliuotės spektrą formuoja kietos uolienos, ar skirtingo grūdėtumo ir tekstūros dulkės. Tokie metodai remiasi patirtimi, sukaupta tiriant Saulės sistemos beveik beorę aplinką turinčius kūnus, pavyzdžiui, asteroidus.

    Tyrimo rezultatai publikuoti „Nature Astronomy“, o pats metodas laikomas svarbiu žingsniu siekiant tiksliau apibūdinti uolines egzoplanetas. Ilgainiui tai gali priartinti atsakymą, kaip skirtingose žvaigždžių sistemose formuojasi planetų paviršiai, ar jos išlaiko atmosferas ir kokia jų geologinė istorija.

  • Mokslininkai už Neptūno aptiko neįmanomą atmosferą: ji neturėjo egzistuoti

    Mokslininkai už Neptūno aptiko neįmanomą atmosferą: ji neturėjo egzistuoti

    Astronomai už Neptūno orbitos aptiko mažą, maždaug 500 kilometrų skersmens ledinį kūną, kuris, pagal įprastas teorijas, neturėtų išlaikyti atmosferos. Vis dėlto stebėjimai rodo, kad aplink transneptūninį objektą (612533) 2002 XV93 yra itin plonas dujų sluoksnis.

    Toks radinys stebina, nes mažo kūno gravitacija per silpna ilgai sulaikyti lakiąsias dujas. Tai reiškia, kad atmosfera turi būti arba labai trumpalaikė, arba nuolat papildoma, o tai verčia peržiūrėti iki šiol taikytus atmosferų išsilaikymo modelius.

    Kaip aptikta vos juntama atmosfera?

    Objektas priklauso vadinamųjų plutinų grupei: jis skrieja panašiu ritmu kaip Plutonas ir yra orbitiniame rezonanse su Neptūnu. Tokie tolimi kūnai menkai atspindi Saulės šviesą, todėl detaliems tyrimams dažnai prireikia netiesioginių metodų.

    2024 metais Japonijos astronomų komanda, vadovaujama Ko Arimatsu, pasinaudojo retu sutapimu, kai 2002 XV93 trumpam uždengė tolimo žvaigždės šviesą. Šis reiškinys vadinamas žvaigždės okultacija, o jo metu šviesos pokyčiai leidžia spręsti apie kūno dydį ir galimą atmosferą.

    Okultaciją tyrėjai užfiksavo iš trijų vietų Japonijoje. Visa fazė truko apie 15–20 sekundžių, tačiau svarbiausias signalas buvo maždaug 1,5 sekundės trukmės laipsniškas žvaigždės pritemimas prieš visišką uždengimą ir analogiškas pašviesėjimas po jo.

    Jei kūnas būtų visiškai be atmosferos, žvaigždės šviesa turėtų staigiai dingti ir staigiai sugrįžti. Laipsniškas perėjimas rodo, kad šviesa dalinai lūžta ir silpsta pereidama per dujų sluoksnį, vadinasi, aplink objektą yra atmosfera, nors ir beveik nepastebima.

    Kokia ji ir kodėl tai problema teorijoms?

    Modeliuodami lūžio efektą mokslininkai rėmėsi Plutono atmosferos pavyzdžiu ir tikrino scenarijus, kuriuose dominuotų azotas, metanas arba anglies monoksidas. Pagal geriausiai sutampančius skaičiavimus, atmosferos slėgis gali siekti apie 100–200 nanobarų, tai yra milijonus kartų mažiau nei Žemėje prie jūros lygio.

    Esminė problema ta, kad tokia atmosfera, sprendžiant iš modelių, galėtų išsisklaidyti per kelis šimtus ar iki maždaug 1 000 metų. Tai labai trumpas laikas Saulės sistemos masteliu, todėl kyla klausimas, kas ją palaiko šiandien.

    Viena iš aptariamų versijų yra palyginti nesenas susidūrimas su kometišku kūnu, kuris galėjo išlaisvinti dujas ir suformuoti laikiną atmosferą. Kita galimybė dar įdomesnė: vidinis aktyvumas, panašus į kriovulkanizmą, kai iš gelmių išmetamos lakiosios medžiagos ir jos nuolat papildo prarandamas dujas.

    Kodėl šis atradimas svarbus?

    2002 XV93 atmosfera būtų pirmas atvejis, kai atmosfera aptinkama mažame transneptūniniame objekte, neskaitant Plutono. Tai rodo, kad net kelių šimtų kilometrų dydžio lediniai kūnai kartais gali turėti atmosferas, nors jos ir būtų trumpalaikės.

    „Šis atradimas rodo, kad tradicinę idėją, jog globalios tankesnės atmosferos susidaro tik aplink didesnes planetas, būtina peržiūrėti“, – rašė tyrėjai publikacijoje.

    Mokslininkų teigimu, jei atmosfera gali atsirasti ir tokiame mažame kūne, dalis tolimų ledinių mažųjų planetų taip pat gali turėti epizodinių atmosferų. Kartu tai pademonstruoja, kad žvaigždžių okultacijų metodas tampa pakankamai jautrus fiksuoti reiškinius, kuriuos dar neseniai būtų buvę beveik neįmanoma užčiuopti tokiuose atstumuose.

    Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale „Nature Astronomy“. Tikėtina, kad ateityje panašūs stebėjimai padės nustatyti, ar tokios atmosferos Kuiperio juostoje yra retenybė, ar vis dėlto pasitaiko dažniau, nei manyta.