Virtuali XXI amžiaus kosminė odisėja
2011-05-25
Rašytojo fantasto Arturo Klarko vizija išsipildė, nors ir ne visai taip, kaip jis įsivaizdavo. Žmonės keliauja po Visatą žvilgsniu, beveik pasiekę jos gimimo momentą. Jie stebi gimstančias ir mirštančias žvaigždes, galaktikų susidūrimus, analizuoja Didžiojo sprogimo liekanas ir mėgina įžvelgti galbūt prieš tai egzistavusių visatų pėdsakus. Modeliuoja žvaigždžių ir planetų atmosferas, randa metano ežerus Titane ir vandens garų debesis tolimose galaktikose prie raudonųjų milžinių. Norime jums papasakoti apie naujausius kosmoso projektus, kuriuose dalyvauja EKA ir NASA.
Žvaigždės
Gal ne pats svarbiausias klausimas „Sodros” deficito laikais, bet intriguojantis. Kiek Visatoje yra žvaigždžių? Atsakyti į tai nelengva. Palyginti neseniai mokslininkai manė, kad žvaigždės baigė formuotis prieš kelis milijardus metų. 1996 metais, atsukus Hubble teleskopą vienuolikai parų į vieną Visatos tašką, pavyko matomos šviesos spektre užfiksuoti pačias tolimiausias galaktikas ir įvertinti jų skaičių. Tačiau XXI amžiaus pradžioje kosminės observatorijos pagaliau sugebėjo prasiskverbti pro dulkių debesis, dengiančius daugelį galaktikų. Paaiškėjo, jog žvaigždės ir dabar gimsta itin sparčiai įvairiose Visatos vietose.
Žemėje sėkmingai veikia galingi optiniai teleskopuai. Tačiau laukiamas kokybinis šuolis, stebint visatos ir žvaigždžių, galaktikų evoliucijos mechanizmus, yra susijęs su naujos kartos kosminėmis observatorijomis – tokiomis kaip „Hershel” ar „Planck” bei infraraudonojo spektro astronomijos instrumentais. Stebint Visatą tokiame bangų ruože, galima užčiuopti itin šaltus objektus. Nauji kosmoso kūnai – žvaigždės ar planetos dažniausiai gimsta labai šaltose ir dulkėtose vietose. Gimsta labai lėtai.
„Žvaigždžių formavimasis, jeigu paimtume Saulės tipo žvaigždes, užtrunka milijonus metų”, sako astronomas dr. J. Sūdžius. – „Mes neturime laiko taip ilgai stebėti. Bet galime iš fragmentų, kuriuos stebime įvairiose galaktikos srityse arba įvairiuose tarpžvaigždinio debesies rajonuose, „pagauti” akimirkas, kuomet viena žvaigždė yra ankstyvesnio formavimosi etape, kita – vėlesnėje fazėje ir taip toliau. Tokiu būdu bus galima sudėlioti nuoseklų vaizdą, kaip formuojasi žvaigždės”.
Šiuolaikinė teorija tvirtina, kad negali būti žvaigždžių, didesnių už mūsų Saulę daugiau nei šimtą kartų. Bet vis tiek nelabai aišku, kaip tos masyvios žvaigždės formuojasi. Daugelis teorijų daugmaž neblogai paaiškina, kaip formuojasi tokios žvaigždės kaip Saulė arba kiek didesnės. Bet kaip formuojasi labai didelės milžinės, nežinia. Atsakymo reikia ieškoti už tų tamsių dulkių debesų. Ir jį rasti padės kelių metrų ilgio aparatas, pavadintas žymaus astronomo Viljamo Hershelio pavarde.
Europos kosmoso agentūros ambicingas projektas – „Hershel” kosminė observatorija paleista 2009 metais, veiks iki 2012-ųjų. Ji turi didžiausią – 3,5 metro skersmens kosminei observatorijai sukurtą veidrodį. Jis pusantro karto didesnis už „Hubble” teleskopo veidrodį. Todėl „Hershel” galės priimti ilgų bangų spektro spinduliuotę iš tolimiausių ir šalčiausių Visatos objektų.
Užduotys, kurias teks atlikti, kelios ir labai svarbios: bus analizuojami galaktikų susidarymo mechanizmai ankstyvoje Visatoje ir jų evoliucija. Stebima, kaip susiformuoja žvaigždės ir kaip jos sąveikauja su tarpžvaigždine medžiaga. „Hershel” tirs cheminę kometų, planetų ir palydovų atmosferų sudėtį bei jų paviršius, Visatos molekulinę chemiją. Observatorija šiuo metu kybo Lagranžo taške, kur Žemės ir Saulės gravitacija (traukos jėgos) susilygina. Todėl ji taip gali kyboti amžinai.
Pirmieji rezultatai gan netikėti. Observatorija atrado, kad kosmose yra apsčiai vandens. Svarbiausias jo susidarymo komponentas – iš žvaigždžių sklindanti ultralvioletinio spektro šviesa. Štai kodėl mirštančias žvaigždes supa milžiniški karšto vandens garų debesys. Toks debesis supa Raudonąją milžinę IRC+10216 (pastebėta 2001 m), esančią už 500 šviesmečių nuo Žemės. Vandens garų temperatūra prie žvaigždės siekia net 800 laipsnių C. Ji tokia didelė, kad atsidūrusi Saulės vietoje, pasiektų Marso orbitą.
Lemiamas veiksnys žvaigždės gyvenime yra jos masė. Didelės masės žvaigždės greičiau susiformuoja, jose intensyviau vyksta branduolinės sintezės reakcijos ir jos greičiau baigia savo gyvenimą. Todėl reikia nustatyti, prie kurių žvaigždžių gali susidaryti planetos, kur gali vystytis gyvybė.
Akivaizdu, kad mums pasisekė, nes mūsų Saulė formavosi ilgai, tačiau ilgai ir taupiai švies. Dar bent kelis milijardus metų. Didesnės masės žvaigždžių amžius skaičiuojamas tik vienu dviem milijardais metų arba net šimtais milijonų. Tai per trumpas laiko tarpas. Masyviausios žvaigždės, siekiančios apie dešimt Saulės masių, „veikia” vos keliasdešimt milijonų metų. Tai per trumpas laiko tarpas gyvybei susiformuoti.
Astronomai kalba apie tris žvaigždžių kartas. Po didžiojo sprogimo visatoje buvo tik lengvieji elementai: vandenilis ir helis. Iš jų susidarė pirmosios žvaigždės (III populiacija). Jų gyvenimas truko itin trumpai – vos kelis ar keliolika milijonų metų. Po to jos virto supernovomis, išmesdamos į kosminę erdvę jų viduje susiformavusius sunkesnius elementus. Iš tų sunkesnių cheminių elementų susiformavo antroji žvaigždžių populiacija ir pirmosios galaktikos. Daugiausia sunkiųjų metalų turinčios, jauniausios žvaigždės, taip pat ir dabar užsižiebiančios galaktikų gimdyklose – pirmoji populiacija. Hipotezė viliojanti, bet kaip įrodyti, ar egzistavo tos seniausios žvaigždės, jeigu jų seniai nebėra nė padujų? Tuos pėdsakus tikimasi pamatyti naujos kartos JAMES WEBB teleskopu su šešių metrų skersmens veidrodžiu. Net jeigu tos seniausios žvaigždės yra labai toli, naujasis teleskopas gali įžiūrėti jų sprogimų – supernovų liekanas.
Na, o dabar grįžkime prie pradžioje užduoto klausimo. Ar pavyks suskaičiuoti, kiek Visatoje yra žvaigždžių?
Mūsų galaktikoje jų gali būti nuo šimto iki kelių šimtų milijardų. Kai kas mano, kad net iki trilijono. Taigi, ribos labai jau plačios. Dabartiniai labai apytiksliai skaičiavimai teigia, kad mūsų galaktikoje gali būti nuo 1011 iki 1012 žvaigždžių. Tai yra, maždaug tiek, kiek yra galaktikų Visatoje. Taigi, bendra žvaigždžių suma – nuo 1022 iki 1024.
„Hershel” pamėgins atsakyti į šį klausimą, matuodamas žvaigždžių susidarymo greitį. Žinant, kokiu greičiu susiformuoja šie dangaus kūnai, galima tiksliau apskaičiuoti, kiek jų dabar yra.
Astronomai jau pamatė intymiausias žvaigždžių gimimo akimirkas. Dangaus stebėjimas infraraudonajame spektre liudija, kad tolimose galaktikose įnirtingai gimsta naujos žvaigždės. Per mūsų Paukščių tako galaktiką driekiasi dulkių debesys, iš kurių jos formuojasi.
Pavyzdžiui, „Hershel” instumentais stebint debesį RCW 120, aptikta embrioninė žvaigždė, kuri per artimiausius kelis šimtus tūkstančių metų pavirs viena didžiausių ir ryškiausių mūsų galaktikos žvaigždžių. Jau dabar jos masė dešimt kartų viršija Saulės masę. O aplink ją tiek dujų ir dulkių, kad ji gali dar padidėti. Tokios didelės žvaigždės yra retos ir trumpai gyvena. Todėl pamatyti jos susidarymą – puiki proga išspręsti paradoksą, ilgai neduodantį ramybės astronomams.
(I dalies pabaiga)
Rolandas Maskoliūnas
Komentarai