Sonda NASA môže najskôr zachytávať prach z medzihviezdneho vesmíru

Difrakčný obrazec medzihviezdneho kandidáta na orion

Tento obrázok falošných farieb ukazuje difraktogram prvého medzihviezdneho kandidáta na prach Orion, ktorý zozbierala vesmírna loď NASA Stardust v roku 2004. (Obrazový kredit: Zack Gainsforth)



Vedci tvrdia, že sedem drobných zrniek kameňa zachytených sondou Stardust, stíhajúcou kométu NASA v roku 2004, môže byť návštevníkom z obrovských oblastí medzihviezdneho priestoru.



Tieto medzihviezdne prachové motívy od spoločnosti Stardust sú nadýchanejšie a rozmanitejšie, než sa očakávalo, zistenia, ktoré by jedného dňa mohli objasniť pôvod slnečnej sústavy, dodali vedci.

Pohyby medzihviezdneho prachu sú kúsky kameňa, ktoré prenikajú do obrovských priestorov medzi hviezdami. Supernovy a staroveké hviezdy produkujú medzihviezdny prach, ktorý obsahuje prvky ako uhlík, dusík a kyslík, ktoré sú nevyhnutné pre život. [ Sonda Stardust NASA sa vracia na Zem (Video) ]



'Analýzou medzihviezdneho prachu môžeme porozumieť svojmu vlastnému pôvodu,' povedal vedúci autor štúdie Andrew Westphal, planetárny vedec z Kalifornskej univerzity v Berkeley. 'Rovnako ako ľudia chodia do Afriky hľadať fosílne hominidy, povedzme, staré 4,5 milióna rokov, sa pokúšajú pochopiť pôvod ľudstva, chceme sa pozrieť na veci, ktoré pomohli vytvoriť slnečnú sústavu pred 4,5 miliardami rokov.'

Lovca komét zachytáva medzihviezdny prach

NASA vypustila vesmírnu loď Stardust v roku 1999 na misiu zameranú na zber prachu po kométe Wild-2 (vyslovuje sa „Vilt-2“). Stardust sa stretol s kométou v roku 2004 a v roku 2006 vrátil svoj kontajner so vzorkami späť na Zem padákom. [Ako misia Stardust fungovala (infografika)]

Ale zatiaľ čo Stardust zachytil vzorky kométy Wild-2 na jednej strane zberného zásobníka plavidla, druhá strana bola namierená mimo kométy, aby zachytila ​​kúsky medzihviezdneho prachu v prúde vychádzajúcom približne zo smeru súhvezdia Ophiuchus. Podnos bol vystavený vesmíru 195 dní, aby zachytil častice v dlaždiciach kremičitého aerogélu, porézneho materiálu pripomínajúceho mrazený dym, ktorý má špongiovú štruktúru, ktorá tvorí 99,8 percenta vzduchu.



Teraz, takmer desať rokov potom, čo sa vzorky Stardust dostali na Zem, predbežná analýza materiálu naznačuje, že sedem prachových pohybov, ktoré zachytená sonda mohla mať, má pôvod mimo slnečnej sústavy. Ak sa to potvrdí, tieto malé skalné škvrny budú predstavovať prvé škvrny medzihviezdneho prachu, ktoré kedy vesmírna loď vrátila na Zem.

'Toto sú úplne prvé súčasné vzorky pevného materiálu zvonku slnečnej sústavy, ktoré sme identifikovali,' povedal Westphal pre demokratija.eu. 'Namiesto toho, aby sme sa pozerali na medzihviezdny prach pomocou teleskopov, teraz sa pozrieme na vzorky, ktoré sme zozbierali z vesmíru pomocou mikroskopov.'

Lichobežníkový aparát vyrezáva z NASA picokeystone



Lichobežníkový prístroj vyrezáva z medzihviezdneho zberača prachu NASA v vesmírnom stredisku Johnson v Houstone picokeystone.(Obrazový kredit: ESA / Rosetta / NAVCAM)

Dobrovoľníci vedci Stardust

Vedci prizvali na pomoc dobrovoľníkov z celého sveta do projektu Stardust@home. Títo občianski vedci, ktorí sa nazývali „Dusters“, pomohli študovať viac ako milión digitálnych fotografií mikroskopických nárazov, ktoré častice spôsobili na aerogéli a na kusoch hliníkovej fólie na Stardust umiestnených medzi aerogélovými dlaždicami na zbernom zásobníku.

'Dusteri ako komunita skutočne dokážu nájsť stopy, oveľa lepšie ako my,' povedal Westphal.

Tento obrázok ukazuje pohľad zhora nadol na vplyv prachových častíc na NASA

Tento obrázok ukazuje pohľad zhora nadol na náraz prachových častíc na zberač Al fólie kozmických lodí NASA Stardust.(Obrazový kredit: Stardust ISPE/ NRL)

Vedci a občianski vedci analyzovali 71 stôp, ktoré častice vytvorili pri náraze do aerogélových dlaždíc. Analýza nedokázala identifikovať dve stopy, ale odhalila, že 66 bolo spôsobených troskami vesmírnych lodí, pričom zostali tri potenciálne zrnká medzihviezdneho prachu. Ich objavitelia pomenovali tieto častice Orion, Hylabrook a Sorok.

Bruce Hudson, tesár na dôchodku v kanadskom Ontariu, si vybral meno Orion kvôli svojej príbuznosti s priestorom; Naomi Wordsworth z Buckinghamshire v Anglicku prevzala Hylabrooka z básne Roberta Frosta; a Westphal a jeho kolegovia menom Sorok.

'Sorok bol po ceste 40 a' sorok 'v ruštine znamená 40,' povedal Westphal.

Vedci sa pozreli aj na 25 kráterov vyrobených na hliníkovej fólii Stardust, ktorá pôvodne nebola plánovaná ako povrch na zber medzihviezdneho prachu. Štyri z týchto jám boli lemované čiastočne roztavenými zvyškami, ktoré sa chemicky líšili od čohokoľvek na kozmickej lodi, čo naznačuje, že pochádzajú z medzihviezdneho prachu.

'Boli trochu vystriekané, ale väčšina častíc bola stále na dne krátera,' uviedla spoluautorka štúdie Rhonda Stroudová, fyzikka a nanoastronomička z Námorného výskumného laboratória vo Washingtone, D.C., vo vyhlásení.

NASA

Sonda Stardust NASA navštívila počas svojej misie dve kométy. V tejto infografike demokratija.eu sa pozrite, ako misia NASA Stardust fungovala.(Obrazový kredit: Karl Tate/demokratija.eu)

Prachové zrnká z medzihviezdneho priestoru

Medzihviezdne prachové stopy zozbierané hviezdnym prachom sú extrémne malé.

'Tri z najväčších častíc vážia zhruba 3 pikogramy alebo bilióny gramu - bilión z nich by sa zmestil na čajovú lyžičku,' povedal Westphal pre demokratija.eu. „Ostatné častice sú hmotnosťou skôr femtogramom, ktorý je tisíckrát menší ako pikogram. Suma sumárum, množstvo medzihviezdneho prachu, ktoré Stardust zachytil, bolo menej ako miliónty objem kometárneho materiálu, ktorý zhromaždil. “

Vedci analyzovali tieto zrná prachu pomocou výkonných mikroskopov. 'Jeden röntgenový mikroskop, ktorý sme použili, je pokročilý zdroj svetla v laboratóriu Lawrence Berkeley Laboratory, čo je synchrotrón veľkosti malého nákupného centra,' povedal Westphal. „Ďalšími, ktoré sme použili, sú Advanced Photon Source v blízkosti Chicaga a European Synchrotron Radiation Facility v Grenoble vo Francúzsku, ktoré majú veľkosť veľkých nákupných centier. Toto sú nástroje, v ktoré by sme nikdy nemohli dúfať, že budú lietať vo vesmíre - to je jedna z hlavných výhod vzorových návratových misií. “

Týchto sedem zŕn sa ukázalo prekvapivo rozmanitých vo veľkosti, zložení a štruktúre. Malé sa veľmi líšia od veľkých a môžu mať inú históriu.

'Relatívne jednoduchý obraz medzihviezdnych zrniek prachu, ktoré majú viac -menej rovnaké štruktúry, nie je správny,' povedal Westphal. 'Každá častica musí mať svoju vlastnú individuálnu komplikovanú históriu.'

Tri z častíc tiež obsahovali zlúčeniny síry. To je významné, pretože niektorí astronómovia predtým tvrdili, že síra sa nenachádza v medzihviezdnych prachových časticiach, uviedli vedci.

Navyše mnohé z väčších častíc boli nečakane nadýchané, tvorené aglomeráciou iných častíc. Naopak, najjednoduchšie modely medzihviezdnych častíc naznačujú, že pohyby by mali pozostávať z hustých častíc.

'Skutočnosť, že dve najväčšie nadýchané častice majú kryštalický materiál-minerál kremičitanu horečnatého a železa nazývaný olivín-môže naznačovať, že ide o častice, ktoré pochádzajú z diskov okolo iných hviezd a boli upravené v medzihviezdnom prostredí,' povedal Westphal v vyhlásenie. 'Zdá sa, že dostávame prvý pohľad na prekvapivú rozmanitosť medzihviezdnych prachových častíc, ktorú nie je možné preskúmať iba astronomickými pozorovaniami.'

Vzorky galaxie uzamknuté vo vesmírnom prachu

Vedci sa predtým pozreli na medzihviezdne zrnká prachu v primitívnych meteoritoch a taktiež použili lietadlá na zber medzihviezdnych prachových pohybov v stratosfére Zeme, ktoré pravdepodobne pochádzajú z komét.

Nejde však o súčasné medzihviezdne zrnká prachu, ako tie, ktoré vrátil Stardust. 'Myslíme si, že sú oveľa staršie ako slnečná sústava, prežili násilný proces spojený s premenou slnečnej hmloviny na slnečnú sústavu,' povedal Westphal. 'Nepredstavujú úplne to, čo je medzihviezdny prach, pretože museli byť ťažké prežiť, zatiaľ čo iné krehkejšie veci neprežili vôbec dobre.'

Na porovnanie, prach zo Stardustu „je relatívne nový, pretože životnosť medzihviezdneho prachu je iba 50 až 100 miliónov rokov,“ uviedla vo vyhlásení spoluautorka štúdie Anna Butterworthová, fyzik z výskumu na Kalifornskej univerzite v Berkeley. 'Odoberáme vzorky našej súčasnej galaxie.'

Množstvo zozbieraných medzihviezdnych prachových častíc Stardust je neočakávane malé na základe pozorovaní medzihviezdneho prachu, ktoré vykonal starší Galileo a Ulyssesove vesmírne sondy “Povedal Westphal.

'Počet častíc, ktoré Ulysses a Galileo videli, bol oveľa vyšší, ako sa predpokladalo pri astronomických pozorovaniach medzihviezdneho prachu,' povedal Westphal. 'Naše pozorovania sú viac v súlade s astronomickými pozorovaniami.'

Jedno z možných vysvetlení tohto nesúladu pochádza z nadýchanosti niektorých častíc. 'Tlak slnečného svetla je na týchto časticiach značný a ak sú častice dostatočne nadýchané, namiesto toho, aby sa kvôli slnečnej gravitácii zrýchlili smerom k slnečnej sústave, nemusí sa dostať do slnečnej sústavy.' Inými slovami, keď sa medzihviezdny prach pokúša dostať blízko k slnku, slnečné svetlo môže tlačiť mnohé častice von väčšou silou, ako ich gravitácia vťahuje dovnútra. Ulysses a Galileo preto mohli vidieť viac medzihviezdnych prachových častíc ako Stardust, pretože boli vo vzdialenejších oblastiach slnečnej sústavy.

Chuť medzihviezdneho priestoru?

Westphal varoval, že vedci stále musia vykonať ďalšie testy, aby mohli definitívne povedať, že ide o úlomky z medzihviezdneho priestoru. Vedci budú analyzovať izotopy kyslíka vo vzorkách; stabilné atómy kyslíka majú v jadrách od 8 do 10 neutrónov a hmota v slnečnej sústave má proporcie týchto odlišných izotopov kyslíka, ktoré sa líšia od materiálov nachádzajúcich sa inde v galaxii.

Potenciálny medzihviezdny materiál je ťažké analyzovať, pretože je ho tak málo. 'Existujú však nástroje na vykonávanie týchto meraní, tie, ktoré neexistovali pri štarte kozmickej lode,' povedal Westphal. „To je obrovská výhoda misií na návrat vzorky. Môžete použiť najmodernejšiu technológiu, ktorou by ste nikdy nemohli lietať vo vesmíre, a tá pri lietaní misií neexistovala. “

Vedci poznamenali, že z kolektorov Stardust je možné objaviť viac medzihviezdneho prachu. Ďalších 100 stôp, ktoré Dusters našiel, sa ešte musí analyzovať a do dnešného dňa bolo naskenovaných iba 77 zo 132 dlaždíc aerogélu. Westphal uviedol, že očakáva, že celkovo nenájde viac ako tucet častíc medzihviezdneho prachu.

'Pozývam ľudí, aby sa zúčastnili prebiehajúceho projektu Stardust@home a zabavili sa hľadaním medzihviezdneho prachu,' povedal Westphal. 'Vedci z občianskej spoločnosti tam skutočne prispievajú.'

Westphal poznamenal: „Toto je len prvý pohľad na rozmanitosť a zložitosť medzihviezdnych častíc. Na to, aby sme sa dozvedeli viac o vzniku slnečnej sústavy, je ešte príliš skoro na to, aby sme sa tu dozvedeli viac o medzihviezdnom médiu, pretože v zbierke máme tak málo častíc. To, čo teraz chceme, je nová misia, ktorej cieľom je zozbierať stovky alebo tisíce častíc, nielen malú hrsť. “

Vedci podrobne popísali svoje zistenia v Vydanie časopisu Science z 15. augusta .

Nasleduj nás @Spacedotcom , Facebook a Google+ . Pôvodný článok na demokratija.eu .