Socialiniai tinklai

Kosmosas

Juodosios skylės dar keistesnės, nei galite įsivaizduoti

Avatar

Paskelbta

data

Sa­vait­ga­lį pa­il­sė­ki­me nuo te­le­fo­nų ir te­le­vi­zo­rių, bei nu­kreip­ki­me akis dang­op, į žvaigž­des, kur dė­me­sį trau­kia juo­do­sios sky­lės, gel­mė­se sle­pian­čios dar daug pa­slap­čių, ar net sin­gu­lia­ru­mą

Kuo dau­giau su­ži­no­me apie juo­dą­sias skyles, tuo la­biau jas my­li­me. Nau­jau­sias šios sri­ties at­ra­di­mas – „vi­du­ti­nio svo­rio“ juo­do­sios skylės, ga­li­ma sa­ky­ti, juo­dų­jų skylių šei­mos nau­jo­kės.

Ži­no­jo­me, kad kai ku­rios juo­do­sios skylės (JS) yra vos ke­le­tą kar­tų ma­sy­ves­nės už mū­sų Sau­lę, tuo tar­pu ki­tų ma­sės di­des­nės mi­li­jar­dus kar­tų. Bet vi­du­ti­nės ma­sės, to­kios, kaip ši, žvaigž­džių spie­čiu­je 47 Tucanae ne­se­niai at­ras­ta 2200 M☉, stul­bi­na­mai re­tos.

Tad, kas yra tos juo­do­sios skylės, šie gra­vi­ta­ci­jos ka­lė­ji­mai, už­ra­ki­nan­tys bet ką, kas per­ne­lyg pri­si­ar­ti­na, trau­kian­tys vi­sų am­žių ir už­si­ėm­im­ų žmo­nių vaiz­duo­tę?

„TAMSIOSIOS ŽVAIGŽDĖS“

Dar 1783 metais, remdamasis Niutono dinamika, „tamsiosios žvaigždės“, pakankamai tankios, kad netgi šviesa negalėtų įveikti jos gravitacijos idėją iškėlė Anglijos filosofas ir matematikas Johnas Michellas.

Beveik iš karto po, kai 1915 metais Albertas Einšteinas pristatė savo Bendrąją reliatyvumo teoriją, pakeitusią Niutono Visatos aprašymą ir atskleidusią tamprų erdvės ir laiko ryšį, vokietis Karlas Schwarzschildas ir olandas Johannesas Drostenepriklausomai išvedė naujas lygtis sferinei arba taškinei masei.

Nors tuo metu šis klausimas tebuvo matematinė įdomybė, per vėlesnį ketvirtį amžiaus branduolių fizikai suvokė, kad pakankamai didelės žvaigždės nuo savo pačių masės turėtų sugniužti sukristi į save, kolapsuoti ir tapti teoriškai numatytomis juodosiomis skylėmis.

Jų egzistavimą galiausiai patvirtino astronomai, naudodami galingus teleskopus, o juodųjų skylių susidūrimo sukeltos gravitacinės bangos neseniai užfiksuotos LIGO instrumentu JAV.

TANKUS OBJEKTAS

Tokių objektų tankis sunkiai suvokiamas. Kad mūsų Saulė taptų JS, ji turėtų susitraukti nuo dabartinio 1 400 000 km skersmens iki mažesnio nei 6 kilometrų. Vidutinis jos tankis už „Schwarzschildo spindulio“ būtų beveik 20 milijardų tonų kubiniame centimetre.

Gravitacijos jėga artinantis prie JS dramatiškai stiprėja.

Žemės trauka laikanti jūsų pėdas ant grindų, yra daugmaž tokia pati kaip ir veikianti jūsų galvą, kuri truputėlį toliau nuo planetos.

Bet šalia JS gravitacinės traukos skirtumas tarp galvos ir pėdų būtų toks didžiulis, kad būtumėte ištemptas atominiu lygmeniu. Šis proceas vadinamas spagetifikacija.

1958 metais amerikičių fizikas Davidas Finkelsteinas buvo pirmasis, kuris suprato tikrąją JS vadinamojo „įvykių horizonto“ prigimtį. Jis aprašė šią JS gaubiančią ribą kaip idealią vienkryptę membraną.

Tai yra neapčiopiamas paviršius, gaubiantis sferą, iš kurios nebegrįžtama. Atsidūrus šioje sferoje, JS gravitacijos trauka tampa per stipri, kad kas nors galėtų pabėgti – netgi šviesa.

1963 metais, matematikas iš Naujosios Zelandijos Roy’us Kerras pateikė realesnių, besisukančių JS, lygtis. Jose uždarose laiko kreivėse įmanomas judėjimas laiku atgal.

Nors tokie keisti BRT lygčių sprendiniai pirmą kartą pasirodė dar 1949 metais, austrų kilmės amerikiečio logiko Kurto Gödelio darbe, buvo manoma, kad tai tikriausiai tėra dar nepaaiškinti matematiniai artefaktai.

JUODOSIOS IR BALTOSIOS SKYLĖS

1964 metais du amerikiečiai, mokslo žurnalistė Ann E. Ewing ir fizikos teoretikas Johnas Wheeleris, panaudojo terminą „juodoji skylė“. Vėliau, 1965 metais, rusų astrofizikas teoretikas Igoris Novikovas panaudojo „baltosios skylės“ terminą, aprašydamas hipotetinę juodosios skylės priešingybę.

Jis spėjo, kad jei materija krenta į juodąją skylę, tai gal per baltąją skylę į mūsų visatą ji išmetama.

Ši idėja iš dalies remiasi matematine koncepcija, vadinama Einšteino-Roseno tiltu. 1916 metais austrų fiziko Ludwigo Flammo atrastą (matematiškai) ir 1935 metais A. Einšteino ir fiziko Nathano Roseno vėl pristatytą koncepciją Wheeleris vėliau pavadino „kirmgrauža“.

1962-aisiais, Wheeleris ir amerikietis fizikas Robertas Fulleras paaiškino, kodėl tokios kirmgraužos būtų nestabilios, net jei per visatą transportuotų vos vieną fotoną.

FAKTAI IR FANTAZIJOS

Nieko keisto, kad mintis apie įskriejimą į (juodosios skylės) portalą ir atsiradimas kokioje nors kitoje visatos vietoje ir/arba laike įkvėpė nesuskaitomą daugybę mokslinės fantastikos istorijų, tarp kurių Doctor Who, Stargate, Fringe, Farscape ir Disnėjaus Black Hole.

Filmuose paprasta pavaizduoti, kad veikėjai keliauja į skirtingą ar lygiagrečią mūsiškei visatą. Nors matematiškai tai atrodo pasiekiama, jokių fizinių įrodymų apie tokių visatų egzistavimą, žinoma, nėra.

Tačiau tai jokiu būdu nereiškia, kad kelionės laiku, bent jau tam tikra ribota prasme, nėra tikros. Keliaujant dideliu greičiu, ar krentant į juodąją skylę, laiko tėkmė nejudančių stebėtojų atžvilgiu sulėtėja.

Aplink pasaulį greitai skraidinti laikrodžiai tai patvirtino, ir juose laikas sulėtėjo, kaip numato Einšteino Specialioji reliatyvumo teorija.


2014 metų filmas Interstellar pasitelkė šį efektą, pasiųsdamas į ateitį astronautą Cooperį (vaidina Matthew McConaughey).

Nors ir skamba smagiai, frazė „juodoji skylė“ šiek tiek klaidina. Gali atrodyti, kad tai skylė erdvėlaikyje, per kurią materija iškris, o ne nukris ant neįtikėtinai tankaus objekto.

Kas iš tiesų egzistuoja už juodosios skylės įvykių horizonto, karštai tebesiginčijama. Tarp garsesnių bandymų tai paaiškinti paminėtinas stygų teorijos piešiamas „pūkuoto kamuolio“ vaizdas, arba juodųjų skylių paaiškinimai tokiose kvantų teorijose, kaip „sukinių putų tinklai” ar „kilpinė kvantinė gravitacija“.

Vienas dalykas apie juodąsias skyles aiškus – jos dar ilgai visus intriguos ir žavės.

Kosmosas

Ar Venera buvo tinkama gyvybei?

Konstanta 42

Paskelbta

data

Skelbia

Venera yra labai panašaus dydžio į Žemę planeta, tačiau daugeliu savybių ji visiškai nepanaši į mūsiškę. Pavyzdžiui, ją dengia labai tanki atmosfera, sukurianti daugiau nei 400 laipsnių karštį paviršiuje, o aplink savo ašį planeta apsisuka net per 243 Žemės dienas.

Naujame tyrime teigiama, kad šios savybės gali būti susijusios; maža to, abi jos galėjo kilti dėl to, kad Venera kadaise buvo tinkama gyvybei.

Remdamiesi skaitmeniniais modeliais, astronomai išnagrinėjo, kaip Veneros sukimąsi galėtų paveikti Saulės sukeliami potvyniai planetą dengiančiame vandenyne. Žinoma, vandenyno Veneros paviršiuje šiuo metu nėra, bet tolimoje praeityje galėjo būti. O Saulė potvynius Veneroje sukelia stipresnius, nei Žemėje, nes yra arčiau.

Potvyniai lėtina planetos sukimąsi; Žemės paros trukmė pailgėja vos 20 sekundžių per milijoną metų, bet kaimyninėje planetoje efektas gali būti daug stipresnis. Pavyzdžiui, jei Veneros vandenyno vidutinis gylis buvo 850 metrų – gerokai mažiau, nei Žemės 3,7 kilometro – potvyniai jos sukimosi periodą per milijoną metų galėtų pailginti net 72 Žemės paromis.

Kitaip tariant, vos per 10-50 milijonų metų Veneros sukimasis nuo panašaus į Žemę galėtų sulėtėti iki dabartinio. Taip lėtai besisukančioje planetoje stipriai išaugtų temperatūrų skirtumas tarp dienos ir nakties, taigi dienos pusėje vandenynas imtų garuoti. Per dar kelis milijonus metų jis galėtų išgaruoti visiškai, apgaubdamas Venerą tankia atmosfera ir sukeldamas negrįžtamą šiltnamio efektą.

Toks laikotarpis yra labai trumpas, kalbant geologiniais mastais, taigi net jei Veneroje kažkada buvo gyvybei tinkamos sąlygos ir gyvybė susiformavo, ji tikrai neturėjo šansų išgyventi iki šių laikų.

Šie rezultatai piešia niūrias prognozes egzoplanetų gyvybingumui, ypač planetų, kurios sukasi arti mažų žvaigždžių. Jose potvyniai yra labai stiprūs ir net jei jos nėra prirakinamos prie savo žvaigždžių, kad visada į jas būtų nukreipusios vieną pusrutulį, vandenynai vis tiek gali išgaruoti, o šansai užsimegzti gyvybei – išnykti.

Tyrimo rezultatai publikuojami Astrophysical Journal Letters.

Skaityti daugiau

Kosmosas

Visas Marso vanduo dingsta į kosmosą per gigantišką skylę atmosferoje

technologijos

Paskelbta

data

Skelbia

Kadaise Marse vandens netrūko. Dabar Marse sausa ir šalta. Kas išeidamas ištraukė kamštį?

Marso atmosferoje yra kas porą metų atsiveria skylė, per kurią į kosmosą išleidžiami riboti Marso vandens ištekliai — o likęs vanduo atsiduria ašigaliuose.Tai keistą Raudonosios planetos vandens elgesį tyrusios rusų ir vokiečių mokslininkų komandos pateikiamas paaiškinimas. Būdami Žemėje mokslininkai mato, kad aukštai Marso atmosferoje yra vandens, kuris migruoja į ašigalius. Bet lig šiol nebuvo gero Marso vandens apytakos rato veikimopaaiškinimo, ir kodėl kadaise permirkusi planeta dabar sausa kaip pintis.

Vandens garai aukštai Marso atmosferoje stebina, nes Raudonosios Planetos atmosferos vidurinis sluoksnis turėtų vandens apytaką sustabdyti visai.

„Vidurinė Marso atmosferos dalis pernelyg šalta, kad joje galėtų būti vandens garų,“ rašo tyrėjai Geophysical Research Letters žurnale pubblikuotame tyrime.

Tai kaip vandeniui pavyksta įveikti šį vidurinio sluoksnio barjerą?

Remiantis tyrime aprašytomis kompiuterinėmis simuliacijomis, tai susiję su dviem unikaliais Marso atmosferos procesais.

Žemėje vasara šiauriniame pusrutulyje ir vasara pietiniame pusrutulyje yra gan panaši. Bet Marse taip nėra: kadangi planetos orbita gerokai labiau ištęsta, ekscentriška, pietinio pusrutulio vasaromis (kurios ateina kas du Žemės metus) ji būna gerokai arčiau Saulės. Tad šioje planetos dalyje vasaros gerokai šiltesnės už vasaras šiauriniame pusrutulyje.

Kai tai nutinka, remiantis tyrėjų simuliacijomis, Marso viduriniame atmosferos sluoksnyje (tarp 60 ir 90 kilometrų aukščio), atsiveria langas, per kurį vandens garai patenka į aukštesnį atmosferos sluoksnį. Kitu metu dėl Saulės šviesos trūkumo Marso vandens ciklas praktiškai visai išsijungia.

Jau 15 metų Marse dirbantis „Opportunity“ pateko į didelę bėdą: NASA aiškina, kas su juo nutiko ir kodėl mokslininkai labai sunerimę

Marsas nuo Žemės skiriasi dar ir ten dažnai vykstančiomis milžiniškomis dulkių audromis. Šios audros blokuoja Saulės šviesą ir planetos paviršius vėsta. Bet mokslininkų atliktos simuliacijos parodė, kad Marso paviršiaus nepasiekusi šviesos energija kaupiasi atmosferoje, šildo ją ir kuria sąlygas geresniam vandens pernešimui. Vykstant globaliai dulkių audrai, panašiai į Marsą apgaubusią 2017-aisiais, dulkes apdengia mažos vandens ledo dalelės. Šios lengvos ledo dalelės į viršutinę atmosferą pakyla lengviau už kitas vandens formas, tad, per tokiu periodus į viršutinę atmosferą patenka daugiau vandens.

Tyrėjai parodė, kad dulkių audros į viršutinę atmosferą gali iškelti netgi daugiau vandens, nei pietinio pusrutulio vasaros.

Vandeniui vienu ar kitu būdu įveikus vidurinio atmosferos sluoksnio barjerą, vyksta du dalykai: dalis šio vandens nuslenka link šiaurės ir pietų ašigalių, kur galiausiai iškrenta. Bet aukštajame atmosferos sluoksnyje ultravioletinė šviesa gali nutraukti vandens molekulėje vandenilio ir deguonies atomus jungiančius ryšius, – taip vandenilis nuskrieja į kosmosą, palikdamas deguonį.

Šis procesas bent jau iš dalies gali paaiškinti, kaip kadaise kupinas vandens Marsas tapo tokia sausa vieta, kokia dabar yra, rašo tyrėjai.

Skaityti daugiau

Skaitomiausi