NASA zonde, iespējams, pirmo reizi noķēra putekļus no starpzvaigžņu telpas
Šis viltus krāsu attēls parāda difrakcijas modeli no pirmā starpzvaigžņu putekļu kandidāta Oriona, ko savācis NASA kosmosa kuģis Stardust 2004. gadā. (Attēla kredīts: Zack Geinsforth)
Pētnieki saka, ka septiņi sīkie klinšu graudi, ko 2004. gadā uztvēra NASA zonde Stardust, vajā Stardust.
Šie starpzvaigžņu putekļu motīvi no Stardust ir pūkaināki un daudzveidīgāki, nekā gaidīts, atklājumi, kas kādu dienu varētu atklāt Saules sistēmas izcelsmi, piebilda zinātnieki.
Starpzvaigžņu putekļu motīvi ir akmens fragmenti, kas caurvij milzīgās telpas starp zvaigznēm. Supernovas un senās zvaigznes rada starpzvaigžņu putekļus, kas satur dzīvībai nepieciešamos elementus, piemēram, oglekli, slāpekli un skābekli. [ NASA Zvaigžņu putekļu zonde atgriežas uz Zemes (video) ]
'Analizējot starpzvaigžņu putekļus, mēs varam saprast savu izcelsmi,' sacīja vadošais pētījuma autors Endrjū Vestfāls, planētas zinātnieks Kalifornijas Universitātē Bērklijā. 'Tāpat kā cilvēki dodas uz Āfriku, lai meklētu fosilos hominīdus, piemēram, 4,5 miljonus gadu vecus, cenšoties izprast cilvēces izcelsmi, mēs vēlamies aplūkot lietas, kas palīdzēja veidot Saules sistēmu pirms 4,5 miljardiem gadu.'
Komēta-mednieks uztver starpzvaigžņu putekļus
NASA 1999. gadā palaida kosmosa kuģi Stardust, lai savāktu putekļus no komētas Wild-2 (izrunā “Vilt-2”). Stardust tikās ar komētu 2004. gadā un 2006. gadā ar izpletni atdeva savu parauga konteineru uz Zemes. [Kā strādāja Stardust misija (infografika)]
Bet, kamēr Zvaigžņu putekļi uztvēra komētas Wild-2 paraugus kuģa kolektora paplātes vienā pusē, otra puse bija pavērsta prom no komētas, lai straumē, kas izplūst aptuveni no Ophiuchus zvaigznāja virziena, noķertu starpzvaigžņu putekļu gabalus. Paplāte tika pakļauta telpai 195 dienas, lai notvertu daļiņas silīcija dioksīda aerogēla flīzēs, porainā materiālā, kas atgādina sasalušus dūmus, kam ir sūklim līdzīga struktūra, kas ir 99,8 procenti gaisa.
Tagad, gandrīz desmit gadus pēc tam, kad Stardust paraugi sasniedza Zemi, sākotnējā materiāla analīze liecina, ka septiņi no putekļu motīviem, ko zonde noķēra, varētu būt cēlušies ārpus Saules sistēmas. Ja tas tiks apstiprināts, šīs mazās klinšu plankumi būs pirmie starpzvaigžņu putekļu plankumi, ko kosmosa kuģis jebkad ir atgriezies uz Zemes.
'Šie ir pirmie mūsdienu cietā materiāla paraugi no ārpus Saules sistēmas, ko esam identificējuši,' sacīja Vestfāls. 'Tā vietā, lai ar teleskopiem aplūkotu starpzvaigžņu putekļus, tagad mēs varam aplūkot paraugus, kurus mēs savācām no kosmosa ar mikroskopiem.'
Galvenais aparāts izgriež pikokeistonu no NASA Stardust kosmosa kuģa starpzvaigžņu putekļu savācēja Džonsona kosmosa centrā Hjūstonā.(Attēla kredīts: ESA / Rosetta / NAVCAM)
Brīvprātīgie Zvaigžņu putekļu zinātnieki
Zinātnieki piesaistīja palīdzību brīvprātīgajiem visā pasaulē projektā Stardust@home. Šie pilsoņu zinātnieki, kuri sevi sauca par “putekļiem”, palīdzēja izpētīt vairāk nekā miljonu digitālo attēlu par mikroskopisko ietekmi, ko daļiņas radīja uz aģeļa un uz Stardust alumīnija folijas gabaliem, kas atrodas starp aģeļa flīzēm uz kolektora paplātes.
'Dusters kā kopiena patiešām labi atrod dziesmas, daudz labāk nekā mēs,' sacīja Vestfāls.
Šis attēls parāda skatu no augšas uz leju par putekļu daļiņu ietekmi uz NASA Stardust kosmosa kuģa Al folijas savācēju.(Attēla kredīts: Stardust ISPE/ NRL)
Pētnieki un pilsoņu zinātnieki analizēja 71 celiņu, kas radās daļiņās, ietriecoties aerogela flīzēs. Analīze nespēja identificēt divas no pēdām, bet atklāja, ka 66 izraisīja kosmosa kuģu atlūzas, atstājot trīs iespējamos starpzvaigžņu putekļu graudus. Viņu atklājēji nosauca šīs daļiņas par Orionu, Hylabrooku un Soroku.
Brūss Hadsons, pensionēts galdnieks Ontārio, Kanādā, izvēlējās vārdu Orions, jo viņš bija saistīts ar kosmosu; Naomi Vordsvorta, Bekingemšīrā, Anglijā, paņēma Hilabruku no Roberta Frosta dzejoļa; un Vestfāls un viņa kolēģi nosauca Soroku.
'Soroks bija 40. celiņš, un' sorok 'krievu valodā nozīmē 40,' sacīja Vestfāls.
Zinātnieki aplūkoja arī 25 krāterus, kas izgatavoti uz Stardust alumīnija folijas, kas sākotnēji nebija plānota kā virsma starpzvaigžņu putekļu savākšanai. Četras no šīm bedrēm bija izklāta ar daļēji izkusušiem atlikumiem, kas ķīmiski atšķīrās no visa kosmosa kuģa, norādot, ka tie nāk no starpzvaigžņu putekļiem.
'Viņi bija nedaudz izšļakstīti, bet lielākā daļa daļiņu joprojām atradās krātera apakšā,' teikts pētījuma līdzautora Rhonda Stroud, fiziķa un nanoastronomē Vašingtonas Jūras pētniecības laboratorijas, paziņojumā.
NASA Stardust zonde savas misijas laikā apmeklēja divas komētas. Skatiet, kā NASA Stardust misija darbojās šajā guesswhozoo.com infografikā.(Attēla kredīts: Karls Teits/guesswhozoo.com)
Putekļu graudi no starpzvaigžņu telpas
Zvaigžņu putekļu starpzvaigžņu putekļu motīvi ir ārkārtīgi niecīgi.
'Trīs no lielākajām daļiņām sver aptuveni 3 pikogrammas jeb triljonas gramus - triljons no tām ietilptu uz tējkarotes,' sacīja Vestfāls. “Pārējās daļiņas pēc masas vairāk atgādina femtogrammu, kas ir tūkstoš reižu mazāka par pikogrammu. Kopumā starpzvaigžņu putekļu daudzums, ko Stardust uztvēra, bija nepilna miljonā daļa no komētas materiāla, ko tā savāc. ”
Pētnieki analizēja šos putekļu graudus, izmantojot jaudīgus mikroskopus. 'Viens no rentgena mikroskopiem, ko mēs izmantojām, ir Lawrence Berkeley Laboratory uzlabotais gaismas avots, kas ir sinhrotrons neliela iepirkšanās centra lielumā,' sacīja Vestfāls. Citi mēs izmantojām uzlaboto fotonu avotu Čikāgas tuvumā un Eiropas sinhrotronu radiācijas iekārtu Grenoblē, Francijā, kas ir lielu tirdzniecības centru lielums. Tie ir instrumenti, uz kuriem mēs nekad nevarētu cerēt lidot kosmosā - tā ir viena no galvenajām izlases atgriešanās misiju priekšrocībām. ”
Šie septiņi graudi izrādījās pārsteidzoši dažādi pēc izmēra, sastāva un struktūras. Mazie ļoti atšķiras no lielajiem, un tiem, iespējams, ir bijusi atšķirīga vēsture.
'Salīdzinoši vienkāršais starpzvaigžņu putekļu graudu attēls, kam ir vairāk vai mazāk vienādas struktūras, nav pareizs,' sacīja Vestfāls. 'Katrai daļiņai jābūt savai individuālai sarežģītai vēsturei.'
Trīs no daļiņām saturēja arī sēra savienojumus. Tas ir nozīmīgi, jo daži astronomi iepriekš apgalvoja, ka starpzvaigžņu putekļu daļiņās sērs nenotiek, sacīja pētnieki.
Turklāt daudzas no lielākajām daļiņām bija negaidīti pūkainas, un tās veidoja citu daļiņu aglomerācija. Turpretī vienkāršākie starpzvaigžņu daļiņu modeļi liecina, ka motīviem vajadzētu sastāvēt no blīvas daļiņas.
'Fakts, ka divām lielākajām pūkainajām daļiņām ir kristālisks materiāls-magnija-dzelzs-silikāta minerāls, ko sauc par olivīnu, var nozīmēt, ka tās ir daļiņas, kas nāca no diskiem ap citām zvaigznēm un tika pārveidotas starpzvaigžņu vidē,' sacīja Vestfāls. paziņojums, apgalvojums. 'Šķiet, ka mēs pirmo reizi redzam starpzvaigžņu putekļu daļiņu pārsteidzošo daudzveidību, ko nav iespējams izpētīt tikai ar astronomiskiem novērojumiem.'
Galaktikas paraugi ieslēgti kosmosa putekļos
Zinātnieki iepriekš ir aplūkojuši starpzvaigžņu putekļu graudus primitīvos meteorītos, kā arī izmantojuši lidmašīnas, lai savāktu starpzvaigžņu putekļu motīvus Zemes stratosfērā, kas, iespējams, nāca no komētām.
Tomēr tie nav mūsdienīgi starpzvaigžņu putekļu graudi, piemēram, tie, kurus atdeva Zvaigžņu putekļi. 'Mēs domājam, ka tie ir daudz vecāki par Saules sistēmu, izdzīvojušie vardarbīgajā procesā, kas saistīts ar Saules miglāja pārveidošanu Saules sistēmā,' sacīja Vestfāls. 'Tie pilnībā neatspoguļo starpzvaigžņu putekļus, jo tiem bija jābūt grūtiem, lai izdzīvotu, bet citi sīkumi, kas ir trauslāki, neizdzīvoja labi.'
Salīdzinājumam, putekļi no Zvaigžņu putekļiem 'ir salīdzinoši jauni, jo starpzvaigžņu putekļu kalpošanas laiks ir tikai 50 līdz 100 miljoni gadu,' teikts pētījuma līdzautora Annas Buttervortas, Kalifornijas Universitātes Bērklijas pētniecības fiziķes, paziņojumā. 'Mēs paraugām mūsu mūsdienu galaktiku.'
Zvaigžņu putekļu savāktais starpzvaigžņu putekļu daļiņu daudzums ir negaidīti neliels, pamatojoties uz iepriekšējo Galileo un starpzvaigžņu putekļu novērojumiem. Ulisa kosmosa zondes , Vestfāls sacīja.
'Daļiņu skaits, ko redzēja Uliss un Galilejs, bija daudz lielāks, nekā to noteica starpzvaigžņu putekļu astronomiskie novērojumi,' sacīja Vestfāls. 'Mūsu novērojumi vairāk atbilst astronomiskajiem novērojumiem.'
Viens no iespējamiem šīs neatbilstības izskaidrojumiem ir dažu daļiņu pūkains. 'Saules gaismas radītais spiediens uz šādām daļiņām ir ievērojams, un, ja daļiņas ir pietiekami pūkainas, tā vietā, lai saules gravitācijas dēļ paātrinātos pretī Saules sistēmai, tās var neiekļūt Saules sistēmā.' Citiem vārdiem sakot, kad starpzvaigžņu putekļi cenšas pietuvoties saulei, saules gaisma, iespējams, izstumj daudzas daļiņas uz āru ar lielāku spēku, nekā gravitācija velk tās uz iekšu. Tāpēc Uliss un Galilejs varēja redzēt vairāk starpzvaigžņu putekļu daļiņu nekā Zvaigžņu putekļi, jo tie atradās tālākos Saules sistēmas reģionos.
Starpzvaigžņu telpas garša?
Vestfāls brīdināja, ka pētniekiem vēl ir jāveic papildu testi, pirms viņi var galīgi teikt, ka tie ir atlūzu gabali no starpzvaigžņu telpas. Zinātnieki analizēs paraugos esošos skābekļa izotopus; stabilu skābekļa atomu kodolos ir no astoņiem līdz desmit neitroniem, un Saules sistēmas matērijā ir šo atšķirīgo skābekļa izotopu proporcijas, kas atšķiras no materiāliem, kas atrodami citur galaktikā.
Potenciālo starpzvaigžņu materiālu ir grūti analizēt, jo tā ir tik maz. Tomēr 'ir instrumenti šo mērījumu veikšanai, tādi, kas nebija, kad kosmosa kuģis tika palaists,' sacīja Vestfāls. 'Tā ir milzīga priekšrocība, ja notiek izlases atgriešanas misijas. Jūs varat izmantot vismodernākās tehnoloģijas, kuras jūs nekad nevarētu lidot kosmosā, un to nebija, kad misijas lidoja. ”
Zinātnieki atzīmēja, ka no zvaigžņu putekļu savācēju paplātēm var atklāt vairāk starpzvaigžņu putekļu. Vēl ir jāanalizē vēl 100 Dusters atrastās dziesmas, un līdz šim ir skenētas tikai 77 no 132 aģeļa flīzēm. Vestfāls sacīja, ka viņš cer atrast kopā ne vairāk kā duci starpzvaigžņu putekļu daļiņu.
'Es aicinu cilvēkus piedalīties notiekošajā Stardust@home projektā un vienkārši izklaidēties, meklējot starpzvaigžņu putekļus,' sacīja Vestfāls. 'Pilsoņu zinātnieki tur sniedz reālu ieguldījumu.'
Vestfāls atzīmēja: 'Šis ir tikai pirmais ieskats starpzvaigžņu daļiņu daudzveidībā un sarežģītībā. Vēl ir pāragri ņemt vērā to, ko esam šeit uzzinājuši par starpzvaigžņu vidi, lai uzzinātu vairāk par Saules sistēmas veidošanos, jo mūsu kolekcijā ir tik maz daļiņu. Tagad mēs vēlamies jaunu misiju, kuras mērķis ir savākt simtiem vai tūkstošiem daļiņu, nevis tikai nelielu saujiņu. ”
Zinātnieki sīki izklāstīja savus secinājumus Žurnāla Science 15. augusta numurs .
Seko mums @Spacedotcom , Facebook un Google+ . Oriģināls raksts par guesswhozoo.com .
