1. Svetloba za najvišjo energijo v izbruhu sevanja gama

Izbruh GRB 190114C, kot si ga predstavlja umetnik pri Nasi. Foto: NASA, ESA, and M. Kornmesser

Znanstveniki so zaznali izbruh sevanja gama z najbolj energizirano svetlobo do zdaj. Fotoni v izbruhu so imeli energijo 1 teraelektronvolt, kar je za 100-milijardkrat več od fotonov, ki jih lahko vidimo z očmi. Izbruh se je zgodil 4,5 milijarde svetlobnih let stran, piše v sporočilu za javnost Univerze v Washingtonu.

Objava je v znanstveni publikaciji Nature.

GRB 190114C. Foto: NASA, ESA, and V. Acciari et al. 2019

Izbruhi sevanja gama so bliski, ki nastanejo ob najmočnejših eksplozijah v vesolju. V nekaj trenutkih se lahko sprosti toliko energije, kot jo izseva Sonce v desetih milijardah let obstoja. Navadno so izvor titanski dogodki, kot so "smrt" in sesutje masivne zvezde ali pa združitev dveh nevtronskih zvezd. Sledi jim daljši zasij v drugih valovnih dolžinah.

Takšni dogodki so zelo zanimivi za proučevanje, neke vrste nebesni laboratoriji. V njih se ustvarijo razmere, kakršnih v laboratoriju ne moremo dobiti.

Rekorden dogodek, dokumentiran kot GRB 190114C, je bil zaznan 14. januarja letos. Prva sta ga videla Nasina teleskopa Fermi in Swift. V 22 sekundah sta razposlala obvestila, moči je hitro dodalo še 20 observatorijev po vsem svetu in orbiti. Opazovali so tako prvi, silni udar gama žarkov in sledeči zasij, ki se je polagoma spuščal po spektru elektromagnetnega valovanja navzdol.

17-metrska teleskopa MAGIC lovita t. i. Čerenkovo sevanje. Ko gamasevanje udari v ozračje, lomi plinske molekule, pri tem nastanejo novi visokoenergetski delci in modra svetloba, ki jo vidijo tovrstne opazovalnice. Foto: Chiara Righi

50 sekund po obvestilu sta soj ujela 17-metrska teleskopa MAGIC v Španiji in izmerila energijo 1 teraelektronvolt. Za primerjavo: najmočnejši stalni vir gamasvetlobe v meglici Rakovica je za stokrat šibkejši, piše v sporočilu za javnost MAGIC-a.

Da bi lahko dosegli takšno energijo, mora umirajoča zvezda izmetavati material pri 99,999 odstotka svetlobne hitrosti. Oddani material se nato prebija skozi plin, ki obdaja zvezdo, in pri tem šele nastane izbruh gamasvetlobe. O takšnem dogodku so znanstveniki doslej teoretično razpravljali, zdaj so ga končno tudi zaznali.

Kaj točno v tem dogajanju pa je proizvedlo poskočne fotone? Znanstveniki kolaboracije MAGIC sklepajo, da je na delu t. i. inverzni Comptonov pojav. Elektroni zelo visokih hitrosti in energij trčijo s fotoni, jim predajo skoraj vso energijo, fotoni pa švignejo naprej kot gamasvetloba. Ugotovitev so objavili v še enem članku Nature.

Takšen izbruh sevanja gama bi lahko proizvedli tudi sami elektroni, če bi s skoraj svetlobno hitrostjo šli skozi močno magnetno polje in se pri tem vrteli.

S pomočjo Hubbla so analizirali tudi okolico mesta izbruha, tarčno galaksijo. Naračunali so, da je vse skupaj v osvetju 4,5 milijarde svetlobnih let stran. Konkretna galaksija ni sama, temveč je v postopku združevanja z drugo, interakcija med njima pa bi lahko prispevala k izbruhu GRB 190114C. Ta je v osrednjem, zelo gostem področju galaksije. Objava je v Astronomy and Astrophysicsu.

Spekter elektromagnetnega valovanja

Nam vidna svetloba so fotoni pri določenih valovnih dolžinah.
- Če taistim fotonom odvzamemo nekaj energije, dobimo infrardečo svetlobo, in če jih še dodatno polenimo, dobimo mikrovalove in na koncu radijske valove.
- Lahko jim energijo dodajamo. V tem primeru fotoni postanejo ultravijolična svetloba in s še več poskočnosti dobimo rentgensko svetlobo. Čisto na vrhu je gamasvetloba.
Pod črto: vse to skupaj je spekter elektromagnetnega valovanja. To so fotoni, enkrat leni, drugič poskočni in vse vmes. Človeško oko je občutljivo za majhen izsek, nekje med dvema in tremi elektronvolti.

Človeštvo je izbruh sevanja gama prvič zaznalo pred 45 leti. V Sloveniji se s tem področjem ukvarja astrofizičarka Andreja Gomboc, ki je v zadnjih letih na temo izbruhov gamasvetlobe s sodelavci pripravila dve objavi v Nature.

Video: Ponazoritev izbruha


2. Prve fotografije eROSITE

Naša sosednja galaksijica, Veliki Magellanov oblak, na fotografiji eRosite. Rdeči sij oddaja vroč, a redek plin med galaksijami (nekaj milijonov stopinj Celzija). Svetlejše lise so pretežno ostanki supernov, tudi sredinska (SN1987A). Foto: F. Haberl, M. Freyberg and C. Maitra, MPE/IKI

Če gamasvetlobi odvzamemo nekaj energije, dobimo rentgensko svetlobo, z obojim pa lahko vidimo vroče dele vesolja. In zdaj ga bomo lahko gledali še z enim "očesom". Nemški vesoljski teleskop eROSITA je namreč začel delovati in posnel svoje prve fotografije, so sporočili z nemškega instituta Max Planck.

eROSITA je del observatorija Spektr-RG, ki vsebuje še en teleskop, ART-XC. Vse skupaj je 1,5 milijona kilometrov stran od Zemlje na "sladki" težnostni točki L2, kjer je Sonce manj moteče in je lažje vzdrževati položaj. Observatorij je bil izstreljen junija letos, potoval je dobrih sto dni, na cilj je prispel sredi oktobra. Sledila so obsežna testiranja, ki so odkrila "anomalije" v nadzornem sistemu za kamere, ki še niso razrešene, a tudi ne kritične, zato se je delo začelo. Znanstveniki in inženirji so na to čakali deset let, sporočajo z instituta, za pregled celotnega neba bodo porabili prihodnja štiri leta, še dodatni dve leti in pol za posamezne zanimive tarče.

Sosednji jati galaksij A3391 (zgoraj) in A3395 (spodaj) sta ujeti v težnostni ples. Strukturi se razpenjata čez desetine milijonov svetlobnih let, vsaka vsebuje tisoče galaksij. Levo sta v vidni svetlobi, desno v rentgenski, ki razkrije vmesno izmenjavo plinov. Foto: T. Reiprich (Univ. Bonn), M. Ramos-Ceja (MPE), F. Pacaud (Univ. Bonn), D. Eckert (Univ. Geneva), J. Sanders (MPE), N. Ota (Univ. Bonn), E. Bulbul (MPE), V. Ghirardini (MPE), MPE/IKI


3. Gejzirji Evrope res so

Evropa, kot jo je davno tega posnela sonda Galileo. Foto: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
Molekule vode ob interakciji s svetlobo oddajajo specifične frekvence elektromagnetnega valovanja. Foto: NASA, ESA, and M. Kornmesser

Iz Jupitrove lune Evropa res bruhajo gejzirji. V njeni okolici so znanstveniki videli molekule vode (H2O). Natančneje, s teleskopom Keck na Havajih so zaznali podpis vodnih molekul v infrardeči svetlobi. Ugotovili so tudi, da so izbruhi sporadični, in ne stalni, in da na sekundo oddajo dve toni vode, piše v sporočilu za javnost opazovalnice Keck.

Raziskava je objavljena v znanstveni publikaciji Nature Astronomy.

Dolgo so jo iskali, a imeli le posredne dokaze
O prisotnosti vode so doslej sklepali le posredno. Da v Evropi pljuska ocean, je pred 20 leti prva namignila Nasina sonda Galileo. Videla je motnje v magnetnem polju Jupitra, ki bi jih lahko povzročal neki večji "dinamo" v bližini, to pa bi lahko bila prav luna Evropa, če vsebuje tekočo vodo.

Leta 2012 je vesoljski teleskop Hubble ob površju zaznal molekule vodika in kisika. Te bi lahko nastale po razpadu molekul vode v surovem sevanju Jupitra.

Toda dejanska voda je ostajala izmuzljiva. Precej opazovalnic je ponavljalo meritve – brez uspeha. Tudi Nasina sonda Cassini, ki se je v sistem ozrla na poti proti Saturnu, vode pri Evropi ni zaznala.

Vodni gejzirji nad Jupitrovo luno Evropa in kaj to pomeni za življenje

Hubble je leta 2016 preizkusil svoje skrajne zmogljivosti, da je na treh fotografijah videl sence nečesa, kar bi lahko bili oblaki vodne pare. V bistvu je opazoval sevanje Jupitra, ki se je zaradi *nečesa* pri Evropi spremenilo, in naračunali so, da je to najbrž vodna para.

Ali ocean ali jezerca
Zdaj so prisotnost vode končno potrdili. Kaj to pomeni? Možnosti sta dve. Ali Evropin debeli ledeni oklep vsebuje lokalne žepe tekoče vode ali pa se v njej skriva velik ocean. Glede na magnetni vpliv je verjetnejši drugi scenarij.

Zakaj bruha samo občasno
Hubble je izbruh videl le enkrat v 17 opazovalnih dneh, razporejenih med letoma 2016 in 2017. V preostalih dneh so bili izbruhi ali prešibki za zaznavo ali pa jih sploh ni bilo.

Nasa gre na luno Evropo z vrtalnim strojem

Neznan je mehanizem, ki gejzirje sporadično sproža. Mogoče bo človeštvo kaj več vedelo v prihodnjem desetletju, ko bo k Evropi prispela prva namenska sonda, Nasin Europa Clipper, morda s pristajalnikom vred.

Europa Clipper je sicer v težavah, ker politika vztraja, da mora biti izstreljen na raketi SLS (2. poglavje), ki pa še ni razvita, niti ni zagotovljeno, da bo en kos zagotovljen za sondo. Namenjena je namreč predvsem lunarnemu programu Artemis in že tam vlada pomanjkanje.

Nekaj podatkov o Evropi:

Nasa ocenjuje, da je Evropin ledeni oklep debel med 15 in 25 kilometri. Podledni ocean naj bi bil globok med 60 in 150 kilometri. Tako kot Zemlja naj bi imela še kamniti plašč in znotraj njega železno jedro. Evropa je s 3.100 kilometri širine malo manjša od našega Meseca.

Ugibanja o razmerah za življenje
Odkritje podžiga nove domneve o razmerah znotraj Evrope. Za življenje, kakršnega poznamo, so okvirno potrebni trije elementi: voda, organske spojine in energija. Prvo Evropa zagotovo ima, za drugo dvoje ne vemo.

A če sklepamo po Saturnovi luni Enkelad (3. poglavje), so razmere lahko obetavne. V Enkeladu zelo verjetno obstaja podledni ocean, ki vsebuje številne organske spojine in tudi kemično energijo.

Če želi človeštvo najti zunajzemeljsko življenje znotraj Osončja, sta Enkelad in Evropa najboljša kandidata.


4. Prototip Starshipa razneslo

Starship Mk1 konec septembra, ko je bil dokončan in predstavljen javnosti. Njegova zgodba je zdaj končana. Texas. Foto: Miguel Roberts/The Brownsville Herald via AP

Ameriško podjetje SpaceX razvija vesoljsko ladjo naslednje generacije, poimenovano Starship. V ta namen se ukvarja z več prototipi, označenimi z Mk1, Mk2 in Mk3.

Za prvo različico je zgodbe konec. Napravo je na testu razneslo. Kot je razvidno z videoposnetkov, je naenkrat odletel vrh Starshipa Mk1, iz preostanka pa se je vsula gosta bela dušikova megla.

Video: Posnetek dogodka

Po poročanju Ars Technice so testirali odpornost rezervoarjev na pritisk in pri tem "šli do konca". Nihče ni bil poškodovan.

Mk1 ne bodo popravljali, je prek Twitterja sporočil Musk. Koristil je kot razvijalski prototip, toda poletom namenjena različica bo "precej drugačna". Podjetje se bo zdaj osredinilo na Mk3, ki bo predvidoma prihodnje leto poletel do vesolja.

Helikopter za Mars, skok Starhopperja in ruski robot v vesolju

Prvi prototip je bil Starhopper, s katerim so opravili prvi kratek polet in pristanek.

Sprotno odpravljanje napak
Ne gre za hud udarec SpaceX-u, menijo strokovni komentatorji. Podjetje namreč v razvoju veliko eksperimentira in napake odpravlja sproti na poti do končnega izdelka. Način dela je popolnoma nasproten večini raketne industrije, kjer izdelek najprej do obisti zarišejo in stestirajo. Takšen dogodek bi bil precej hujši pri npr. raketi SLS, s katero nameravajo poslati astronavte na Mesec.

SpaceX razvija mnogokrat uporabni Starship za polete na Luno, Mars in globlje v vesolje, namenjen pa naj bi bil tudi skokom z enega konca Zemlje na drugega. Prišel bo v paketu z raketo SuperHeavy, ki je še globoko v načrtovalni fazi. Vse skupaj bo zmožno v nižjo Zemljino orbito ponesti 150 ton tovora, več kot katera koli raketa v zgodovini, trdijo v podjetju, pa na Mars popeljati do 100 ljudi.

Vsekakor gre za enega najvelikopoteznejših vesoljskih projektov sploh, ki ima zaradi svoje smelosti potencial postati ali veliki triumf ali pa epska polomija, ki bi lahko podjetje tudi pokopala. Odgovor bo znan v nekaj prihodnjih letih.

5. Test Crew Dragona in Starliner v nizkem štartu

SpaceX sočasno za Naso razvija vesoljsko kapsulo za prevoz astronavtov na Mednarodno vesoljsko postajo, Crew Dragon. Prejšnji teden je prestala statični test sistemov za pobeg (več tukaj, 3. poglavje). Zdaj je Nasa izdala še posnetek dogodka, viden v tvitu desno.

Pri tem poteka malo rivalstvo z ameriškim tehnološkim velikanom, Boeingom. Ta tudi razvija kapsulo za prevoz ljudi na MVP. Sprva je vodil SpaceX, a se je bil prisiljen potegniti nazaj po eksploziji Dragona letos spomladi. Boeingov Starliner CST-100 bo predvidoma v prihodnjih nekaj tednih brez posadke poletel do postaje, in če bo šlo vse po sreči, kmalu prihodnje leto še z astronavti.

Spodaj fotografije Starlinerja, ki ga vlečejo na izstrelišče in v integracijo. Izstrelitev je predvidena za 17. december, a se utegne glede na signale iz strokovnih medijev zamakniti.

Foto: Boeing
Foto: Boeing
Spuščanje Starlinerja na vrh rakete Atlas V. Foto: Boeing


6. Drugi del serije zapletenih vesoljskih sprehodov

Robotska roka postaje (Canadarm2) nosi evropskega astronavta Luco Parmitana proti mestu popravila. Foto: Boeing

Astronavta Mednarodne vesoljske postaje (MVP), Esin Luca Parmitano in Nasin Andrew Morgan, sta v petek opravila 6 ur in 34 minut dolg vesoljski sprehod, drugega v nizu popravil detektorja temne snovi, imenovanega Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02).

Odstranila sta osem cevi iz nerjavečega jekla, ki so na mestu držale hladilni sistem instrumenta, in vgradila električno napeljavo za nov hladilni sistem.

Naslednji sprehod bo 2. decembra, prenos bo tudi v živo (tukaj).

Nasa in Esa trdita, da gre za najzahtevnejši niz vesoljskih sprehodov po popravilih teleskopa Hubble v 90. letih. Priprave so trajale več let, razvili so nova vesoljska orodja za popravilo naprave, ki vzdrževanju ni bila namenjena.

AMS-02 šteje podatomske delce, ki ga zadenejo, in izmeri njihovo maso, hitrost in druge lastnosti. Z njim iščejo temno snov, a je niso našli, pa bi radi iskanje nadaljevali, v ta namen pa morajo zamenjati hladilni sistem.

Video: Posnetek celotnega dogodka

Več o todetenskih znanstvenih podvigih na postaji tukaj.


7. Mehanična delavnica v orbiti?

Druge stopnje rakete po uporabi navadno odpišejo. Nanoracks jih hoče predelati v bivališča ali rezervoarje. Foto: Nanoracks

Ameriško podjetje Nanoracks je najelo prostor na raketi Falcon 9, ki bo izstreljena proti koncu leta 2020. V orbito Zemlje bo poslalo napravo, s katero bo preizkusilo rezanje kovine.

Nanoracks želi odslužene druge stopnje raket, ki navadno padejo nazaj dol ali pa odletijo globoko v vesolje – v obeh primerih so neuporabne –, ohraniti v orbiti in jih spremeniti v nekaj koristnega. Lahko je to manjša vesoljska postaja, habitat, skladišče ali pa nemara rezervoarji za kisik, gorivo.

Z izstrelitvijo prihodnje leto želijo le dokazati, da lahko robot v vesolju varno reže in oblikuje kovino brez proizvajanja smeti, piše v sporočilu za javnost. Ko bo to doseženo, se bodo lotili naprednejših nadgradenj.

Nanoracks je od Nase doslej prejel 15 milijonov dolarjev v okviru programa NextSTEP-2, s katerim želi agencija pospešiti razvoj vesoljskih habitatov.

Podpora Nase je daleč od samoumevne
Robotsko proizvajanje struktur v orbiti Zemlje ima velik potencial. Primer: če bi lahko zgradili in vzdrževali rezervoarje, bi to precej olajšalo vesoljske misije. Namesto ene ogromne in drage rakete, ki mora ponesti vso opremo, tovor in gorivo naenkrat na pot daleč v vesolje, se lahko z izstrelitvami več manjših in cenejših raket potrebno odloži v orbito, tam sestavi skupaj in se nato odpravi naprej.

Prva ameriška vesoljska postaja Skylab je nastala iz tretje stopnje rakete Saturn V (a predelava je potekala že na tleh). Foto: Nasa

V to smer kaže eden izmed mogočih razpletov Mednarodne vesoljske postaje. Ko bo financiranja enkrat konec, pa naj bo to leta 2025 ali 2030, namerava Rusija odcepiti nekaj svojih modulov in oblikovati novo postajo OPSEK. Na njej bi potem integrirali dele za vesoljske ladje, namenjene dlje v vesolje. Podoben koncept je sicer Nasin Lunarni portal (Lunar Gateway), kjer naj bi sestavili ladjo za Mars.

Že samo dejstvo, da je Nasa vložila denar v projekt Nanoracks, kaže na precejšnje spremembe. Delovanje agencije je močno odvisno od politične podpore, ta pa je povezana z delovnimi mesti, ki jih agencija omogoča po zveznih državah ZDA. Ta delovna mesta so, spet, močno povezana s projektom rakete SLS in vesoljske ladje Orion. Gradnja "bencinskih črpalk" v orbiti bi lahko zadala smrtni udarec SLS-u. ZDA bi lahko dele vesoljskih ladij izstreljevale s cenejšimi zasebnimi raketami v orbito, jih tam sestavile in natočile ter poslale naprej.

Po poročanju novinarja Ars Technice Erica Bergerja so ključni senatorji Nasi nekoč grozili, da takšne tehnologije nikakor ne sme razvijati (ti senatorji imajo nadzor nad finančno pipico agencije). Tudi v Boeingu, proizvajalcu SLS-a, naj bi na začetku desetletja skupina zaposlenih začela razvijati orbitalne "bencinske črpalke", a je vodstvo po poročanju taistega medija pobudo hitro in ostro zatrlo.

Precej podjetij že razvija podobne tehnologije, omembe vredna rešitev je Archinaut.


8. Sladkorji v meteoritih

Asteroid Bennu. Foto: NASA/Goddard/University of Arizona

Mednarodna znanstvena skupina je v meteoritih zaznala sladkorje, spojine, ki so bistvene za razvoj življenja, med drugim ribozo, arabinozo in ksilozo, piše v sporočilu za javnost.

Riboza je ključen del molekule DNK, torej našega genskega materiala.

Raziskava je še en drobec odgovora na vprašanje, kako je lahko zemeljsko življenje nastalo. Ena izmed hipotez pravi, da so vodo in bistvene organske spojine na planet zanesli asteroidi.

Meteoriti so vesoljski kamni, navadno kosi asteroidov, ki so padli na Zemljo in "preživeli".

"Raziskava je poskrbela za prvi neposreden dokaz riboze v vesolju in dostavo tega sladkorja na Zemljo," je izjavil Jošihiro Furukava, prvi avtor.

Objavljena je v Proceedings of the National Academy of Sciences.

Tako naj bi bila Zemlja videti kmalu po nastanku. Za življenje potrebne zadeve naj bi dostavili asteroidi, deloma kometi. Foto: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab