Vi är alla skapade av kosmiskt stoft, har forskare bevisat. Kosmiskt damm och konstiga bollar i jordens uråldriga lager Vilken typ av ljus absorberar kosmiska dammpartiklar

Kosmiskt damm

partiklar av materia i interstellära och interplanetära rymden. De ljusabsorberande kondensationerna av kosmiska partiklar är synliga som mörka fläckar på fotografier av Vintergatan. Dämpning av ljus på grund av påverkan av K. p. - sk. interstellär absorption, eller utsläckning, är inte samma sak för elektromagnetiska vågor av olika längd λ , som ett resultat av vilket rodnad av stjärnor observeras. I det synliga området är utrotningen ungefär proportionell mot X-1, i det nära ultravioletta området är det nästan oberoende av våglängden, men runt 1400 Å finns det ett extra absorptionsmaximum. Det mesta av utrotningen beror på ljusspridning snarare än absorption. Detta följer av observationer av reflektionsnebulosor som innehåller kosmiska partiklar, synliga runt stjärnor i spektralklass B och några andra stjärnor som är tillräckligt starka för att lysa upp dammet. En jämförelse av ljusstyrkan hos nebulosor och stjärnorna som lyser upp dem visar att dammalbedot är högt. Den observerade utslockningen och albedo leder till slutsatsen att kristallstrukturen består av dielektriska partiklar med en blandning av metaller med en storlek något mindre än 1 µm. Det ultravioletta utsläckningsmaximumet kan förklaras av det faktum att inuti dammkornen finns grafitflingor som mäter cirka 0,05 × 0,05 × 0,01 µm. På grund av ljusets diffraktion av en partikel vars dimensioner är jämförbara med våglängden, sprids ljuset huvudsakligen framåt. Interstellär absorption leder ofta till polarisering av ljus, vilket förklaras av anisotropin av egenskaperna hos dammkorn (den långsträckta formen av dielektriska partiklar eller anisotropin av ledningsförmågan hos grafit) och deras ordnade orientering i rymden. Det senare förklaras av verkan av ett svagt interstellärt fält, som orienterar dammkorn med sin långa axel vinkelrät mot fältlinjen. Genom att observera det polariserade ljuset från avlägsna himlakroppar kan man således bedöma orienteringen av fältet i det interstellära rymden.

Den relativa mängden damm bestäms från den genomsnittliga absorptionen av ljus i det galaktiska planet - från 0,5 till flera stjärnstorlekar per 1 kiloParsec i det visuella området av spektrumet. Dammmassan utgör cirka 1 % av massan av interstellär materia. Damm, som gas, fördelas ojämnt och bildar moln och tätare formationer - kulor. I kulor fungerar damm som en kylfaktor, skyddar ljuset från stjärnor och sänder ut i infraröd energi den energi som dammkornen tar emot från oelastiska kollisioner med gasatomer. På dammets yta kombineras atomer till molekyler: dammet är en katalysator.

S. B. Pikelner.


Stora sovjetiska encyklopedien. - M.: Sovjetiskt uppslagsverk. 1969-1978 .

Se vad "Cosmic dust" är i andra ordböcker:

    Partiklar av kondenserad materia i det interstellära och interplanetära rymden. Enligt moderna begrepp består kosmiskt stoft av partiklar som mäter ca. 1 µm med en grafit- eller silikatkärna. I galaxen bildas kosmiskt damm... ... Stor encyklopedisk ordbok

    KOSMISKT DAMM, mycket små partiklar av fast materia som finns i någon del av universum, inklusive meteoritdamm och interstellär materia, som kan absorbera stjärnljus och bilda mörka nebulosor i galaxer. Sfärisk... ... Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok

    KOSMISKT DAMM- meteoriskt stoft, såväl som de minsta partiklarna av materia som bildar damm och andra nebulosor i det interstellära rymden... Big Polytechnic Encyclopedia

    kosmiskt damm- Mycket små partiklar av fast materia som finns i yttre rymden och faller till jorden... Ordbok för geografi

    Partiklar av kondenserad materia i det interstellära och interplanetära rymden. Enligt moderna koncept består kosmiskt stoft av partiklar cirka 1 mikron stora med en kärna av grafit eller silikat. I galaxen bildas kosmiskt damm... ... encyklopedisk ordbok

    Det bildas i rymden av partiklar som varierar i storlek från flera molekyler till 0,1 mm. 40 kiloton kosmiskt stoft lägger sig på planeten jorden varje år. Kosmiskt stoft kan också särskiljas genom sin astronomiska position, till exempel: intergalaktiskt stoft, ... ... Wikipedia

    kosmiskt damm- kosminės dulkės statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kosmiskt damm; interstellärt damm; rymddamm vok. interstellare Staub, m; kosmische Staubteilchen, m rus. kosmiskt stoft, f; interstellärt stoft, f pranc. poussière cosmique, f; poussière… … Fizikos terminų žodynas

    kosmiskt damm- kosminės dulkės statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Atmosferoje susidarančios meteorinės dulkės. atitikmenys: engl. kosmiskt damm vok. kosmischer Staub, m rus. kosmiskt damm, f... Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

    Partiklar kondenseras till va i det interstellära och interplanetära rymden. Enligt modern Enligt idéerna består K. p. av partiklar som mäter ca. 1 µm med en grafit- eller silikatkärna. I galaxen bildar kosmos kondensationer av moln och kulor. Samtal... ... Naturvetenskap. encyklopedisk ordbok

    Partiklar av kondenserad materia i det interstellära och interplanetära rymden. Består av partiklar cirka 1 mikron i storlek med en kärna av grafit eller silikat, i galaxen bildar den moln som orsakar en försvagning av ljuset som sänds ut av stjärnor och... ... Astronomisk ordbok

Böcker

  • Astronomis 99 hemligheter, Serdtseva N.. 99 astronomis hemligheter är gömda i den här boken. Öppna den och lär dig om hur universum fungerar, vad kosmiskt stoft är gjort av och var svarta hål kommer ifrån. . Roliga och enkla texter...

Vetenskapen

Forskare har lagt märke till ett stort moln av kosmiskt damm skapat av en supernovaexplosion.

Kosmiskt damm kan ge svar på frågor om hur livet uppstod på jorden- om det har sitt ursprung här eller förts med kometer som föll till jorden, om vatten fanns här från första början eller också kom från rymden.

En ny bild av ett moln av kosmiskt damm som inträffade efter en supernovaexplosion bevisar detsupernovorkan producera tillräckligt kosmiskt damm att skapa planeter som vår jord.

Dessutom tror forskarna det detta damm är tillräckligt för att skapa tusentals sådanplaneter som jorden.



Teleskopdata visar varmt damm (vitt) som överlevde inuti supernovaresterna. Supernova-restmolnet Sagittarius A Vostok visas i blått. Radioemission (röd) indikerar kollisionen av den expanderande chockvågen med omgivande interstellära moln (gröna).

Det är värt att notera att kosmiskt stoft deltog i skapandet av både vår planet och många andra kosmiska kroppar. Honbestår av små partiklar upp till 1 mikrometer stora.

Det är nu känt att kometer innehåller urdamm som är miljarder år gammalt och spelade en stor roll i bildandet av solsystemet. Genom att undersöka detta damm kan du lära dig mycket omhur universum och vårt solsystem började skapasi synnerhet, och även lära dig mer om sammansättningen av det första organiska materialet och vattnet.

Enligt Ryan Lau från Cornell University i Ithaca, New York,blixt,nyligenfotograferad med teleskop, inträffade för 10 000 år sedan, och resultatet blev ett dammmoln stort nog attdet finns 7 000 planeter som liknar jorden.

Observationer av en supernova (supernova)

Genom att använda Stratosfärobservatoriet för infraröd astronomi (SOFIA), forskare studerade intensiteten av strålningen och kunde beräkna den totala massan av kosmiskt stoft i molnet.


Det är värt att notera att SOFIA är en joint ett projekt av NASA och German Aviation and Space Center. Målet med projektet är att skapa och använda ett Cassegrain-teleskop ombord på ett Boeing 474-flygplan.

Under flygningen på en höjd av 12-14 kilometer, ett teleskop med en omkrets på 2,5 meter kan skapa fotografier av rymden nära i kvalitet de som tagits av rymdobservatorier.


Under ledning av Lau använde teamet SOFIA-teleskopet med en speciell kameraFORCAST ombord,att ta infraröda bilder av ett moln av kosmiskt damm, även känt som Sagittarius A Vostok-supernovaresten. FORCAST ärinfraröd kamera för att upptäcka objekt med låg kontrast.

Hallå. I den här föreläsningen kommer vi att prata med dig om damm. Men inte om den sorten som samlas i dina rum, utan om kosmiskt damm. Vad är det?

Kosmiskt damm är mycket små partiklar av fast materia som finns var som helst i universum, inklusive meteoritdamm och interstellär materia som kan absorbera stjärnljus och bilda mörka nebulosor i galaxer. Sfäriska dammpartiklar ca 0,05 mm i diameter finns i vissa marina sediment; man tror att dessa är resterna av de 5 000 ton kosmiskt stoft som faller på jordklotet varje år.

Forskare tror att kosmiskt damm bildas inte bara från kollisioner och förstörelse av små fasta kroppar, utan också på grund av kondensation av interstellär gas. Kosmiskt stoft kännetecknas av sitt ursprung: stoft kan vara intergalaktiskt, interstellärt, interplanetärt och cirkumplanetärt (vanligtvis i ett ringsystem).

Kosmiska dammkorn uppstår främst i stjärnors långsamt utgående atmosfärer - röda dvärgar, såväl som under explosiva processer på stjärnor och våldsamma utstötningar av gas från galaxernas kärnor. Andra källor till kosmiskt stoft inkluderar planetariska och protostellära nebulosor, stjärnatmosfärer och interstellära moln.

Hela moln av kosmiskt stoft, som finns i lagret av stjärnor som bildar Vintergatan, hindrar oss från att observera avlägsna stjärnhopar. En stjärnhop som Plejaderna är helt nedsänkt i ett dammmoln. De ljusaste stjärnorna i denna klunga lyser upp dammet som en lykta lyser upp dimma på natten. Kosmiskt damm kan bara lysa av reflekterat ljus.

Blå ljusstrålar som passerar genom kosmiskt stoft dämpas mer än röda strålar, så stjärnljuset som når oss verkar gulaktigt eller till och med rödaktigt. Hela regioner i världsrymden förblir stängda för observation just på grund av kosmiskt damm.

Interplanetärt stoft, åtminstone i jämförelsevis närhet till jorden, är ganska studerad materia. Den fyllde hela solsystemets utrymme och koncentrerades i ekvatorplanet och föddes till stor del som ett resultat av slumpmässiga kollisioner av asteroider och förstörelsen av kometer som närmade sig solen. Dammets sammansättning skiljer sig faktiskt inte från sammansättningen av meteoriter som faller på jorden: det är mycket intressant att studera det, och det finns fortfarande många upptäckter att göra i detta område, men det verkar inte finnas någon speciell intriger här. Men tack vare just detta damm, i bra väder i väster omedelbart efter solnedgången eller i öster före soluppgången, kan du beundra en blek ljuskägla ovanför horisonten. Detta är det så kallade zodiakaliska ljuset - solljus som sprids av små kosmiska dammpartiklar.

Interstellärt damm är mycket mer intressant. Dess särdrag är närvaron av en solid kärna och skal. Kärnan tycks huvudsakligen bestå av kol, kisel och metaller. Och skalet är huvudsakligen gjord av gasformiga element frusna på ytan av kärnan, kristalliserade under förhållanden med "djupfrysning" av interstellärt rymden, och detta är cirka 10 kelvin, väte och syre. Det finns dock föroreningar av molekyler som är mer komplexa. Dessa är ammoniak, metan och till och med polyatomiska organiska molekyler som fastnar på en dammfläck eller bildas på dess yta under vandringar. Vissa av dessa ämnen flyger naturligtvis bort från dess yta, till exempel under påverkan av ultraviolett strålning, men denna process är reversibel - vissa flyger bort, andra fryser eller syntetiseras.

Om en galax har bildats är det i princip klart för forskarna var dammet kommer ifrån den. Dess viktigaste källor är novaer och supernovor, som förlorar en del av sin massa och "dumpar" skalet i det omgivande utrymmet. Dessutom föds damm också i den expanderande atmosfären hos röda jättar, varifrån det bokstavligen sveps bort av strålningstrycket. I deras svala, enligt stjärnors standard, atmosfär (cirka 2,5 - 3 tusen kelvin) finns det ganska många relativt komplexa molekyler.
Men här är ett mysterium som ännu inte är löst. Man har alltid trott att damm är en produkt av stjärnors utveckling. Med andra ord måste stjärnor födas, existera en tid, åldras och, säg, producera damm i den senaste supernovaexplosionen. Men vad kom först - ägget eller hönan? Det första dammet som var nödvändigt för födelsen av en stjärna, eller den första stjärnan, som av någon anledning föddes utan hjälp av damm, åldrades, exploderade och bildade det allra första dammet.
Vad hände i början? När allt kommer omkring, när Big Bang inträffade för 14 miljarder år sedan, fanns det bara väte och helium i universum, inga andra grundämnen! Det var då som de första galaxerna började dyka upp från dem, enorma moln, och i dem de första stjärnorna, som måste gå igenom en lång livsväg. Termonukleära reaktioner i stjärnornas kärnor borde ha "kokat" mer komplexa kemiska grundämnen, förvandlat väte och helium till kol, kväve, syre och så vidare, och efter det borde stjärnan ha kastat allt ut i rymden, exploderat eller gradvis tappat sin skal. Denna massa fick sedan svalna, svalna och slutligen förvandlas till damm. Men redan 2 miljarder år efter Big Bang, i de tidigaste galaxerna, fanns det damm! Med hjälp av teleskop upptäcktes den i galaxer 12 miljarder ljusår bort från våra. Samtidigt är 2 miljarder år en för kort period för en stjärnas hela livscykel: under denna tid hinner de flesta stjärnor inte bli gamla. Var dammet kom ifrån i den unga galaxen, om det inte skulle finnas något där förutom väte och helium, är ett mysterium.

När professorn tittade på tiden log han lätt.

Men du kommer att försöka lösa detta mysterium hemma. Låt oss skriva ner uppgiften.

Läxa.

1. Försök gissa vad som kom först, den första stjärnan eller dammet?

Ytterligare uppgift.

1. Rapportera om alla typer av damm (interstellärt, interplanetärt, cirkumplanetärt, intergalaktiskt)

2. Uppsats. Föreställ dig dig själv som en vetenskapsman med uppgift att studera kosmiskt stoft.

3. Bilder.

Hemlagad uppgift för studenter:

1. Varför behövs damm i rymden?

Ytterligare uppgift.

1. Rapportera om alla typer av damm. Tidigare elever på skolan kommer ihåg reglerna.

2. Uppsats. Försvinnande av kosmiskt damm.

3. Bilder.

Interstellärt stoft är en produkt av processer av varierande intensitet som sker i alla hörn av universum, och dess osynliga partiklar når till och med jordens yta och flyger i atmosfären runt oss.

Det har varit ett bevisat faktum många gånger om att naturen inte gillar tomhet. Det interstellära rymden, som för oss framstår som ett vakuum, är faktiskt fyllt med gas och mikroskopiska, 0,01-0,2 mikron stora, dammpartiklar. Kombinationen av dessa osynliga element ger upphov till objekt av enorm storlek, ett slags moln av universum, som kan absorbera vissa typer av spektralstrålning från stjärnor, ibland helt dölja dem från jordiska forskare.

Vad är interstellärt damm gjort av?

Dessa mikroskopiska partiklar har en kärna som bildas i gashöljet av stjärnor och är helt beroende av dess sammansättning. Till exempel bildas grafitdamm från korn av kolstjärnor och silikatdamm bildas av syrepartiklar. Detta är en intressant process som varar i årtionden: när stjärnorna svalnar förlorar de sina molekyler, som flyger ut i rymden, går samman i grupper och blir grunden till kärnan i ett dammkorn. Därefter bildas ett skal av väteatomer och mer komplexa molekyler. Vid låga temperaturer uppstår interstellärt damm i form av iskristaller. När de vandrar runt i galaxen förlorar små resenärer en del av gasen när de värms upp, men nya molekyler tar plats för de avlidna molekylerna.

Läge och fastigheter

Huvuddelen av det stoft som faller på vår galax är koncentrerat till Vintergatan. Den sticker ut mot bakgrunden av stjärnor i form av svarta ränder och fläckar. Trots att vikten av damm är försumbar jämfört med vikten av gas och bara är 1%, kan den dölja himlakroppar för oss. Även om partiklarna är separerade från varandra med tiotals meter, absorberar även i denna mängd de tätaste områdena upp till 95 % av ljuset som sänds ut av stjärnorna. Storleken på gas- och stoftmolnen i vårt system är verkligen enorm, mätt i hundratals ljusår.

Inverkan på observationer

Thackerays kulor gör området på himlen bakom dem osynligt

Interstellärt damm absorberar det mesta av strålningen från stjärnor, särskilt i det blå spektrumet, och det förvränger deras ljus och polaritet. Den största distorsionen upplevs av korta vågor från avlägsna källor. Mikropartiklar blandade med gas är synliga som mörka fläckar i Vintergatan.

På grund av denna faktor är kärnan i vår galax helt dold och tillgänglig för observation endast i infraröda strålar. Moln med hög koncentration av damm blir nästan ogenomskinliga, så partiklarna inuti förlorar inte sitt isiga skal. Moderna forskare och vetenskapsmän tror att det är de, när de håller ihop, som bildar kärnorna till nya kometer.

Vetenskapen har bevisat inverkan av dammgranuler på processerna för stjärnbildning. Dessa partiklar innehåller olika ämnen, inklusive metaller, som fungerar som katalysatorer för många kemiska processer.

Vår planet ökar sin massa varje år på grund av fallande interstellärt damm. Naturligtvis är dessa mikroskopiska partiklar osynliga, och för att hitta och studera dem studerar de havsbotten och meteoriter. Insamling och leverans av interstellärt damm har blivit en av funktionerna för rymdfarkoster och uppdrag.

När stora partiklar kommer in i jordens atmosfär tappar de sitt skal, och små partiklar cirklar osynligt omkring oss i flera år. Kosmiskt stoft är allestädes närvarande och liknande i alla galaxer; astronomer observerar regelbundet mörka drag på avlägsna världars ansikten.

När det gäller massa utgör fasta stoftpartiklar en obetydlig del av universum, men det är tack vare interstellärt stoft som stjärnor, planeter och människor som studerar rymden och helt enkelt beundrar stjärnorna uppstod och fortsätter att dyka upp. Vilken typ av substans är detta kosmiska stoft? Vad får människor att utrusta expeditioner ut i rymden som kostar den årliga budgeten för en liten stat i hopp om, och inte i fast förtroende, att utvinna och föra tillbaka till jorden åtminstone en liten handfull interstellärt damm?

Mellan stjärnor och planeter

Inom astronomi avser damm små, bråkdelar av en mikron i storlek, fasta partiklar som flyger i yttre rymden. Kosmiskt stoft är ofta konventionellt uppdelat i interplanetärt och interstellärt, även om interstellärt inträde i interplanetärt rymden uppenbarligen inte är förbjudet. Det är inte lätt att bara hitta det där, bland det "lokala" dammet är sannolikheten låg, och dess egenskaper nära solen kan förändras avsevärt. Nu, om du flyger längre bort, till solsystemets gränser, finns det en mycket stor sannolikhet att fånga riktigt interstellärt damm. Det ideala alternativet är att gå bortom solsystemet helt och hållet.

Interplanetärt damm, åtminstone i jämförelsevis närhet till jorden, är en ganska väl studerad fråga. Den fyllde hela solsystemets utrymme och koncentrerades i ekvatorplanet och föddes till stor del som ett resultat av slumpmässiga kollisioner av asteroider och förstörelsen av kometer som närmade sig solen. Dammets sammansättning skiljer sig faktiskt inte från sammansättningen av meteoriter som faller på jorden: det är mycket intressant att studera det, och det finns fortfarande många upptäckter att göra i detta område, men det verkar inte finnas någon speciell intriger här. Men tack vare just detta damm, i bra väder i väster omedelbart efter solnedgången eller i öster före soluppgången, kan du beundra en blek ljuskägla ovanför horisonten. Detta är det så kallade zodiakala solljuset, spritt av små kosmiska dammpartiklar.

Interstellärt damm är mycket mer intressant. Dess särdrag är närvaron av en solid kärna och skal. Kärnan tycks huvudsakligen bestå av kol, kisel och metaller. Och skalet består till övervägande del av gasformiga element frusna på ytan av kärnan, kristalliserade under förhållanden med "djupfrysning" av det interstellära rymden, och detta är cirka 10 kelvin, väte och syre. Det finns dock föroreningar av molekyler som är mer komplexa. Dessa är ammoniak, metan och till och med polyatomiska organiska molekyler som fastnar på en dammfläck eller bildas på dess yta under vandringar. Vissa av dessa ämnen flyger naturligtvis bort från dess yta, till exempel under påverkan av ultraviolett strålning, men denna process är reversibel - vissa flyger bort, andra fryser eller syntetiseras.

Nu i utrymmet mellan stjärnor eller nära dem, har följande redan hittats, naturligtvis, inte genom kemiska, utan genom fysikaliska, det vill säga spektroskopiska, metoder: vatten, oxider av kol, kväve, svavel och kisel, väteklorid, ammoniak, acetylen, organiska syror såsom myrsyra och ättiksyra, etyl- och metylalkoholer, bensen, naftalen. De hittade till och med aminosyran glycin!

Det skulle vara intressant att fånga och studera interstellärt stoft som tränger in i solsystemet och troligen faller till jorden. Problemet med att "fånga" det är inte lätt, eftersom få interstellära dammpartiklar lyckas bevara sin isiga "rock" i solens strålar, särskilt i jordens atmosfär. Stora värms upp för mycket; deras flykthastighet kan inte snabbt släckas, och dammkornen "bränns ut". De små glider dock i atmosfären i flera år och bevarar en del av skalet, men här uppstår problemet med att hitta dem och identifiera dem.

Det finns ytterligare en, mycket spännande detalj. Det handlar om damm vars kärnor är gjorda av kol. Kol som syntetiseras i stjärnornas kärnor och släpps ut i rymden, till exempel från atmosfären av åldrande (som röda jättar) stjärnor, som flyger in i det interstellära rymden, kyler och kondenserar på ungefär samma sätt som efter en varm dag, dimma från kylda vattenånga samlas i låglandet. Beroende på kristallisationsförhållandena kan skiktade strukturer av grafit, diamantkristaller (föreställ dig bara hela moln av små diamanter!) och till och med ihåliga kulor av kolatomer (fullerener) erhållas. Och i dem, kanske, som i en kassaskåp eller behållare, lagras partiklar av atmosfären hos en mycket gammal stjärna. Att hitta sådana dammfläckar skulle bli en stor framgång.

Var finns kosmiskt stoft?

Det måste sägas att själva begreppet det kosmiska vakuumet som något helt tomt har länge förblivit endast en poetisk metafor. Faktum är att hela universums utrymme, både mellan stjärnor och mellan galaxer, är fyllt av materia, flöden av elementarpartiklar, strålning och fält - magnetiska, elektriska och gravitationella. Allt som kan röras relativt sett är gas, damm och plasma, vars bidrag till universums totala massa, enligt olika uppskattningar, endast är cirka 12 % med en genomsnittlig densitet på cirka 10-24 g/cm 3 . Det finns mest gas i rymden, nästan 99%. Detta är huvudsakligen väte (upp till 77,4%) och helium (21%), resten står för mindre än två procent av massan. Och så finns det damm, dess massa är nästan hundra gånger mindre än gas.

Även om ibland är tomheten i det interstellära och intergalaktiska rymden nästan idealisk: ibland finns det 1 liter rymd per materiaatom! Det finns inget sådant vakuum vare sig i terrestra laboratorier eller i solsystemet. Som jämförelse kan vi ge följande exempel: i 1 cm 3 av luften vi andas finns det ungefär 30 000 000 000 000 000 000 molekyler.

Denna materia är mycket ojämnt fördelad i det interstellära rymden. Det mesta av den interstellära gasen och stoftet bildar ett gas-dammlager nära galaxens skivas symmetriplan. Dess tjocklek i vår galax är flera hundra ljusår. Det mesta av gasen och stoftet i dess spiralgrenar (armar) och kärna är huvudsakligen koncentrerade i gigantiska molekylära moln som varierar i storlek från 5 till 50 parsek (16 x 160 ljusår) och väger tiotusentals och till och med miljoner solmassor. Men inne i dessa moln är materien också ojämnt fördelad. I molnets huvudvolym, den så kallade pälsrocken, huvudsakligen gjord av molekylärt väte, är partiklarnas densitet cirka 100 stycken per 1 cm 3. I tätheterna inuti molnet når den tiotusentals partiklar per 1 cm3, och i kärnorna av dessa densiteter, i allmänhet miljontals partiklar per 1 cm3. Det är denna ojämna fördelning av materia i universum som beror på existensen av stjärnor, planeter och, i slutändan, oss själva. För det är i molekylära moln, täta och relativt kalla, som stjärnor föds.

Det intressanta är att ju högre densitet molnet har, desto mer varierande är dess sammansättning. I det här fallet finns det en överensstämmelse mellan molnets densitet och temperatur (eller dess enskilda delar) och de ämnen vars molekyler finns där. Å ena sidan är detta bekvämt för att studera moln: genom att observera deras individuella komponenter i olika spektralområden längs de karakteristiska linjerna i spektrumet, till exempel CO, OH eller NH 3, kan du "kika" in i en eller annan del av det . Å andra sidan tillåter data om molnets sammansättning oss att lära oss mycket om de processer som sker i det.

Dessutom, i det interstellära rymden, att döma av spektra, finns det ämnen vars existens under terrestra förhållanden helt enkelt är omöjlig. Dessa är joner och radikaler. Deras kemiska aktivitet är så hög att de på jorden reagerar omedelbart. Och i rymdens sällsynta kalla utrymme lever de länge och ganska fritt.

I allmänhet är gas i det interstellära rymden inte bara atomär. Där det är kallare, inte mer än 50 kelvin, lyckas atomer hålla ihop och bilda molekyler. En stor massa interstellär gas är dock fortfarande i atomärt tillstånd. Det är huvudsakligen väte; dess neutrala form upptäcktes relativt nyligen - 1951. Som bekant sänder den ut 21 cm långa radiovågor (frekvens 1 420 MHz), baserat på vars intensitet det fastställdes hur mycket det finns i galaxen. Det är förresten inte jämnt fördelat i rymden mellan stjärnor. I moln av atomärt väte når dess koncentration flera atomer per 1 cm3, men mellan molnen är den storleksordningar lägre.

Slutligen, nära heta stjärnor, finns gas i form av joner. Kraftfull ultraviolett strålning värmer och joniserar gasen, vilket får den att glöda. Det är därför områden med en hög koncentration av het gas, med en temperatur på cirka 10 000 K, framstår som lysande moln. De kallas lätta gasnebulosor.

Och i vilken nebulosa som helst, i större eller mindre mängd, finns interstellärt damm. Trots att nebulosor konventionellt delas in i stoft- och gasnebulosor finns det damm i båda. Och i alla fall är det damm som tydligen hjälper stjärnor att bildas i nebulosornas djup.

Dimmiga föremål

Bland alla kosmiska föremål är nebulosorna kanske de vackraste. Visserligen ser mörka nebulosor i det synliga området helt enkelt ut som svarta fläckar på himlen; de observeras bäst mot bakgrunden av Vintergatan. Men i andra områden av elektromagnetiska vågor, till exempel infraröd, syns de mycket bra och bilderna visar sig vara mycket ovanliga.

Nebulosor är kluster av gas och stoft som är isolerade i rymden och bundna av gravitation eller yttre tryck. Deras massa kan vara från 0,1 till 10 000 solmassor, och deras storlek kan vara från 1 till 10 parsecs.

Till en början irriterade nebulosor astronomerna. Fram till mitten av 1800-talet sågs upptäckta nebulosor som en irriterande olägenhet som förhindrade observation av stjärnor och sökandet efter nya kometer. År 1714 sammanställde engelsmannen Edmond Halley, vars namn är den berömda kometen, till och med en "svart lista" med sex nebulosor så att de inte skulle vilseleda "kometfångare", och fransmannen Charles Messier utökade denna lista till 103 objekt. Lyckligtvis blev musikern Sir William Herschel, som var förälskad i astronomi, och hans syster och son intresserade av nebulosorna. När de observerade himlen med teleskop som de byggde själva, lämnade de efter sig en katalog med nebulosor och stjärnhopar, innehållande information om 5 079 rymdobjekt!

Herschels uttömde praktiskt taget kapaciteten hos optiska teleskop under dessa år. Uppfinningen av fotografi och långa exponeringstider gjorde det dock möjligt att hitta mycket svagt lysande föremål. Lite senare gjorde spektrala metoder för analys och observationer i olika intervall av elektromagnetiska vågor det möjligt i framtiden inte bara att upptäcka många nya nebulosor, utan också att bestämma deras struktur och egenskaper.

En interstellär nebulosa verkar ljus i två fall: antingen är den så varm att gasen själv lyser, sådana nebulosor kallas emissionsnebulosor; eller så är själva nebulosan kall, men dess damm sprider ljuset från en närliggande ljus stjärna - det är en reflektionsnebulosa.

Mörka nebulosor är också interstellära ansamlingar av gas och damm. Men till skillnad från lätta gasnebulosor, som ibland är synliga även med en stark kikare eller ett teleskop, som Orionnebulosan, avger inte mörka nebulosor ljus, utan absorberar det. När stjärnljus passerar genom sådana nebulosor kan damm helt absorbera det och omvandla det till infraröd strålning som är osynlig för ögat. Därför ser sådana nebulosor ut som stjärnlösa hål på himlen. V. Herschel kallade dem "hål i himlen." Den kanske mest spektakulära av dessa är hästhuvudnebulosan.

Dock kanske dammkorn inte helt absorberar ljuset från stjärnor, utan bara delvis sprider det, och selektivt. Faktum är att storleken på interstellära dammpartiklar är nära våglängden för blått ljus, så det sprids och absorberas starkare, och den "röda" delen av stjärnljuset når oss bättre. Detta är förresten ett bra sätt att uppskatta storleken på dammkorn genom hur de dämpar ljus av olika våglängder.

Stjärna från molnet

Orsakerna till att stjärnor uppstår har inte fastställts exakt, det finns bara modeller som mer eller mindre tillförlitligt förklarar experimentella data. Dessutom är stjärnornas bildningsvägar, egenskaper och vidare öde mycket olika och beror på många faktorer. Det finns emellertid ett etablerat koncept, eller snarare, den mest utvecklade hypotesen, vars essens, i de mest allmänna termerna, är att stjärnor bildas av interstellär gas i områden med en ökad densitet av materia, det vill säga i djupet. av interstellära moln. Damm som material skulle kunna ignoreras, men dess roll i bildandet av stjärnor är enorm.

Tydligen händer detta (i den mest primitiva versionen, för en enda stjärna). Först kondenserar ett protostellärt moln från det interstellära mediet, vilket kan bero på gravitationsinstabilitet, men orsakerna kan vara olika och är ännu inte helt klarlagda. På ett eller annat sätt drar den ihop sig och drar till sig materia från det omgivande rummet. Temperaturen och trycket i dess centrum ökar tills molekylerna i mitten av denna kollapsande gaskula börjar brytas isär till atomer och sedan till joner. Denna process kyler gasen och trycket inuti kärnan sjunker kraftigt. Kärnan drar ihop sig och en stötvåg fortplantar sig inuti molnet och kastar av sig dess yttre lager. En protostjärna bildas, som fortsätter att dra ihop sig under inverkan av gravitationen tills termonukleära fusionsreaktioner börjar i dess centrum - omvandlingen av väte till helium. Kompressionen fortsätter under en tid tills gravitationskompressionens krafter balanseras av krafterna från gas och strålningstryck.

Det är tydligt att massan av den resulterande stjärnan alltid är mindre än massan av nebulosan som "födde" den. Under denna process "svepts ut" en del av materien som inte hann falla på kärnan av en stötvåg, strålning och partiklar strömmar helt enkelt in i det omgivande rummet.

Processen för bildning av stjärnor och stjärnsystem påverkas av många faktorer, inklusive magnetfältet, som ofta bidrar till att det protostellära molnet "slits sönder" i två, sällan tre fragment, som vart och ett komprimeras under inverkan av gravitationen till sin egen protostjärna. Det är så till exempel många binära stjärnsystem uppstår – två stjärnor som kretsar runt ett gemensamt masscentrum och rör sig i rymden som en helhet.

När kärnbränslet åldras, brinner kärnbränslet i stjärnornas inre gradvis ut, och ju större stjärnan är, desto snabbare blir den. I det här fallet ersätts vätecykeln av reaktioner med heliumcykeln, sedan, som ett resultat av kärnfusionsreaktioner, bildas allt tyngre kemiska element, upp till järn. I slutändan minskar kärnan, som inte längre får energi från termonukleära reaktioner, kraftigt i storlek, förlorar sin stabilitet och dess substans verkar falla på sig själv. En kraftig explosion inträffar, under vilken ämnet kan värmas upp till miljarder grader, och interaktioner mellan kärnor leder till bildning av nya kemiska grundämnen, upp till de tyngsta. Explosionen åtföljs av en kraftig frigöring av energi och frigöring av materia. En stjärna exploderar, en process som kallas supernova. I slutändan kommer stjärnan, beroende på dess massa, att förvandlas till en neutronstjärna eller ett svart hål.

Detta är förmodligen vad som faktiskt händer. Det råder i alla fall ingen tvekan om att unga, det vill säga heta, stjärnor och deras hopar är mest talrika i nebulosor, det vill säga i områden med ökad densitet av gas och stoft. Detta syns tydligt på fotografier tagna med teleskop i olika våglängdsområden.

Naturligtvis är detta inget annat än den grovaste sammanfattningen av händelseförloppet. För oss är två punkter fundamentalt viktiga. För det första, vilken roll spelar damm i stjärnbildningsprocessen? Och för det andra, var kommer det egentligen ifrån?

Universal kylvätska

I den totala massan av kosmisk materia är själva stoftet, det vill säga atomer av kol, kisel och några andra grundämnen kombinerade till fasta partiklar, så liten att det i alla fall, som byggmaterial för stjärnor, verkar som om de kan inte beaktas. Men i själva verket är deras roll stor - det är de som kyler den heta interstellära gasen och förvandlar den till det mycket kalla täta molnet från vilket stjärnor sedan bildas.

Faktum är att interstellär gas i sig inte kan kylas. Väteatomens elektroniska struktur är sådan att den kan ge upp överskottsenergi, om någon, genom att sända ut ljus i de synliga och ultravioletta områdena av spektrumet, men inte i det infraröda området. Bildligt talat kan väte inte utstråla värme. För att kyla ner ordentligt behöver den ett "kylskåp", vars roll spelas av interstellära dammpartiklar.

Under en kollision med dammkorn i hög hastighet till skillnad från tyngre och långsammare dammkorn, flyger gasmolekyler snabbt de tappar hastighet och deras kinetiska energi överförs till dammkornen. Den värms också upp och avger denna överskottsvärme till det omgivande utrymmet, bland annat i form av infraröd strålning, samtidigt som den själv kyls ner. Således, genom att absorbera värmen från interstellära molekyler, fungerar damm som en slags radiator, kyler gasmolnet. Det är inte mycket i massa - cirka 1% av massan av hela molnet, men detta är tillräckligt för att ta bort överskottsvärme under miljontals år.

När molnets temperatur sjunker sjunker också trycket, molnet kondenserar och stjärnor kan födas ur det. Resterna av det material som stjärnan föddes ur är i sin tur utgångsmaterialet för bildandet av planeter. De innehåller redan dammpartiklar, och i större mängder. Eftersom en stjärna, efter att ha fötts, värms upp och accelererar all gas runt sig, medan damm förblir flygande i närheten. När allt kommer omkring är den kapabel att kyla och attraheras av den nya stjärnan mycket starkare än enskilda gasmolekyler. I slutändan finns det ett dammmoln nära den nyfödda stjärnan och dammrik gas i periferin.

Där föds gasplaneter som Saturnus, Uranus och Neptunus. Tja, steniga planeter dyker upp nära stjärnan. För oss är det Mars, Jorden, Venus och Merkurius. Det visar sig en ganska tydlig uppdelning i två zoner: gasplaneter och solida. Så jorden visade sig till stor del vara gjord av interstellära stoftkorn. Metalldammpartiklar blev en del av planetens kärna, och nu har jorden en enorm järnkärna.

Mysteriet med det unga universum

Om en galax har bildats, var kommer då dammet ifrån?I princip förstår forskarna. Dess viktigaste källor är novaer och supernovor, som förlorar en del av sin massa och "släpper" skalet i det omgivande utrymmet. Dessutom föds damm också i den expanderande atmosfären hos röda jättar, varifrån det bokstavligen sveps bort av strålningstrycket. I deras svala, enligt stjärnors standard, atmosfär (cirka 2,5 3 tusen kelvin) finns det ganska många relativt komplexa molekyler.

Men här är ett mysterium som ännu inte är löst. Man har alltid trott att damm är en produkt av stjärnors utveckling. Med andra ord måste stjärnor födas, existera en tid, åldras och, säg, producera damm i den senaste supernovaexplosionen. Men vad kom först - ägget eller hönan? Det första dammet som var nödvändigt för födelsen av en stjärna, eller den första stjärnan, som av någon anledning föddes utan hjälp av damm, åldrades, exploderade och bildade det allra första dammet.

Vad hände i början? När allt kommer omkring, när Big Bang inträffade för 14 miljarder år sedan, fanns det bara väte och helium i universum, inga andra grundämnen! Det var då som de första galaxerna började dyka upp från dem, enorma moln, och i dem de första stjärnorna, som måste gå igenom en lång livsväg. Termonukleära reaktioner i stjärnornas kärnor borde ha "kokat" mer komplexa kemiska grundämnen, förvandlat väte och helium till kol, kväve, syre och så vidare, och efter det borde stjärnan ha kastat allt ut i rymden, exploderat eller gradvis tappat sin skal. Denna massa fick sedan svalna, svalna och slutligen förvandlas till damm. Men redan 2 miljarder år efter Big Bang, i de tidigaste galaxerna, fanns det damm! Med hjälp av teleskop upptäcktes den i galaxer 12 miljarder ljusår bort från våra. Samtidigt är 2 miljarder år en för kort period för en stjärnas hela livscykel: under denna tid hinner de flesta stjärnor inte bli gamla. Var dammet kom ifrån i den unga galaxen, om det inte skulle finnas något där förutom väte och helium, är ett mysterium.

Mote reaktor

Interstellärt damm fungerar inte bara som ett slags universellt kylmedel, utan kanske är det tack vare damm som komplexa molekyler uppstår i rymden.

Faktum är att ytan på ett dammkorn kan fungera både som en reaktor där molekyler bildas från atomer och som en katalysator för reaktionerna av deras syntes. När allt kommer omkring är sannolikheten att många atomer av olika grundämnen kommer att kollidera vid en punkt, och till och med interagera med varandra vid en temperatur strax över absoluta nollpunkten, ofattbart liten. Men sannolikheten att ett dammkorn i följd kommer att kollidera med olika atomer eller molekyler under flygning, särskilt inuti ett kallt tätt moln, är ganska hög. I själva verket är detta vad som händer - det här är hur ett skal av interstellära dammkorn bildas från de påträffade atomerna och molekylerna som fryses på det.

På en fast yta ligger atomerna nära varandra. När de vandrar längs ytan av ett dammkorn på jakt efter den mest energimässigt gynnsamma positionen möts atomer och kan reagera med varandra, när de befinner sig i närheten. Naturligtvis mycket långsamt i enlighet med dammpartikelns temperatur. Ytan av partiklar, särskilt de som innehåller en metallkärna, kan uppvisa katalysatoregenskaper. Kemister på jorden vet väl att de mest effektiva katalysatorerna är just partiklar som är en bråkdel av en mikron stora på vilka molekyler, som under normala förhållanden är helt "likgiltiga" för varandra, samlas och sedan reagerar. Tydligen är det så här molekylärt väte bildas: dess atomer "klibbar" till en dammfläck och flyger sedan bort från den, men i par, i form av molekyler.

Det kan mycket väl vara så att små interstellära dammpartiklar, som har behållit ett fåtal organiska molekyler i sina skal, inklusive de enklaste aminosyrorna, förde de första "livsfröna" till jorden för cirka 4 miljarder år sedan. Detta är naturligtvis inget annat än en vacker hypotes. Men det som talar till dess fördel är att aminosyran glycin hittades i kalla gas- och dammmoln. Kanske finns det andra, det är bara det att teleskopens kapacitet ännu inte tillåter att de upptäcks.

Dust Hunt

Egenskaperna hos interstellärt stoft kan naturligtvis studeras på avstånd med hjälp av teleskop och andra instrument som finns på jorden eller på dess satelliter. Men det är mycket mer frestande att fånga interstellära dammpartiklar, och sedan studera dem i detalj, ta reda på, inte teoretiskt, utan praktiskt, vad de består av och hur de är uppbyggda. Det finns två alternativ här. Du kan nå rymdens djup, samla interstellärt damm där, ta det till jorden och analysera det på alla möjliga sätt. Eller så kan du prova att flyga utanför solsystemet och analysera damm längs vägen direkt ombord på rymdfarkosten och skicka de resulterande data till jorden.

Det första försöket att ta med prover av interstellärt damm, och ämnen från det interstellära mediet i allmänhet, gjordes för flera år sedan av NASA. Rymdfarkosten var utrustad med speciella fällor - samlare för att samla in interstellärt damm och kosmiska vindpartiklar. För att fånga dammpartiklar utan att tappa skalet fylldes fällorna med ett speciellt ämne, den så kallade aerogelen. Denna mycket lätta skummande substans (vars sammansättning är en affärshemlighet) liknar gelé. Väl inne fastnar dammpartiklarna och sedan, som i vilken fälla som helst, stängs locket igen för att öppnas på jorden.

Detta projekt kallades Stardust Stardust. Hans program är grandiost. Efter uppskjutning i februari 1999 kommer utrustningen ombord så småningom att samla in prover av interstellärt damm och separat från damm i omedelbar närhet av Comet Wild-2, som flög nära jorden i februari förra året. Nu med containrar fyllda med denna värdefulla last flyger fartyget hem till land den 15 januari 2006 i Utah, nära Salt Lake City (USA). Det är då astronomer äntligen kommer att se med egna ögon (med hjälp av ett mikroskop, förstås) just dessa dammkorn vars sammansättning och strukturmodeller de redan har förutspått.

Och i augusti 2001 flög Genesis för att samla prover av materia från rymden. Detta NASA-projekt syftade främst till att fånga upp partiklar från solvinden. Efter att ha tillbringat 1 127 dagar i yttre rymden, under vilka det flög cirka 32 miljoner km, återvände fartyget och släppte en kapsel med de resulterande proverna - fällor med joner och solvindspartiklar - till jorden. Tyvärr hände en olycka - fallskärmen öppnades inte, och kapseln träffade marken med all sin kraft. Och kraschade. Naturligtvis samlades skräpet in och studerades noggrant. Men i mars 2005, vid en konferens i Houston, sa programdeltagaren Don Barnetti att fyra samlare med solvindspartiklar inte skadades, och deras innehåll, 0,4 mg infångad solvind, studerades aktivt av forskare i Houston.

Men NASA förbereder nu ett tredje projekt, ännu mer ambitiöst. Detta kommer att vara rymduppdraget Interstellar Probe. Den här gången kommer rymdfarkosten att förflytta sig till ett avstånd av 200 AU. e. från jorden (dvs. avstånd från jorden till solen). Detta skepp kommer aldrig att återvända, men det kommer att vara "fyllt" med en mängd olika utrustning, inklusive för att analysera prover av interstellärt damm. Om allt fungerar kommer interstellära dammkorn från rymden äntligen att fångas, fotograferas och analyseras automatiskt, direkt ombord på rymdfarkosten.

Bildandet av unga stjärnor

1. Ett gigantiskt galaktiskt molekylärt moln med en storlek på 100 parsecs, en massa på 100 000 solar, en temperatur på 50 K och en densitet på 10 2 partiklar/cm 3 . Inuti detta moln finns storskaliga kondensationer - diffusa gas- och stoftnebulosor (1 x 10 st, 10 000 solar, 20 K, 10 3 partiklar/cm 3) och små kondensationer - gas- och stoftnebulosor (upp till 1 st, 100 x 1 000 solar, 20 K, 104 partiklar/cm 3). Inuti den senare finns det exakta klumpar av kulor med en storlek på 0,1 pc, en massa på 1 x 10 solar och en densitet på 10 x 10 6 partiklar / cm 3, där nya stjärnor bildas

2. Födelsen av en stjärna inuti ett moln av gas och damm

3. Den nya stjärnan, med sin strålning och stjärnvind, sprider den omgivande gasen bort från sig själv

4. En ung stjärna dyker upp i rymden som är ren och fri från gas och damm och trycker undan nebulosan som födde den

Stadier av "embryonal" utveckling av en stjärna med en massa som är lika med solen

5. Ursprunget till ett gravitationsmässigt instabilt moln med en storlek på 2 000 000 solar, med en temperatur på cirka 15 K och en initial densitet på 10 -19 g/cm 3

6. Efter flera hundra tusen år kommer detta moln att bilda en kärna med en temperatur på cirka 200 K och storleken på 100 solar, dess massa är fortfarande bara 0,05 av solenergin

7. I detta skede drar kärnan med en temperatur på upp till 2 000 K kraftigt ihop på grund av jonisering av väte och värms samtidigt upp till 20 000 K, materiens hastighet som faller på den växande stjärnan når 100 km/s

8. En protostjärna storleken på två solar med en temperatur i centrum på 2x10 5 K och vid ytan 3x10 3 K

9. Det sista stadiet av förutvecklingen av en stjärna är långsam komprimering, under vilken litium- och berylliumisotoper brinner ut. Först efter att temperaturen stigit till 6x10 6 K startas termonukleära reaktioner av heliumsyntes från väte i stjärnans inre. Den totala varaktigheten av födelsecykeln för en stjärna som vår sol är 50 miljoner år, varefter en sådan stjärna kan brinna tyst i miljarder år

Olga Maksimenko, kandidat för kemivetenskap