Проанализированы первые частицы межзвёздной пыли
Команда учёных при участии более 30 тысяч добровольцев со всего мира обнаружили семь необычных зёрен в блоке аэрогеля. Они были захвачены "космическим пылесосом" Stardust и доставлены на Землю в 2006 году.
Область межзвёздного пространства не является полностью пустой, она наполнена микроскопическими частицами. Материал, образующий межзвёздную пыль, — это продукт рождения звёзд, их эволюции и смертей, которые происходят в наших космических окрестностях.
Межзвёздная пыль возникла в ходе жизни других звёзд прежде, чем было рождено наше Солнце. В ходе взрывов древних светил она наполнила межзвёздную среду, где после остывания соединилась в крошечные камни.
Проект Stardust ("Звёздная пыль") соединил две миссии в одну. Аппарат известен своим приближением к комете Вильда 2, где он сделал 72 снимка кометы крупным планом и собрал частицы из её пылевого потока. Этот поток несёт древние частицы старше нашего Солнца из разных областей Галактики.
Космический аппарат был оснащён специальным устройством — коллектором межзвёздной пыли толщиной в один сантиметр. Внутри он состоит из блоков аэрогеля — пористого кремния, который на 99,8% состоит из пустот и может захватить частицы пыли, не испаряя их. За счёт низкой плотности материала не возникает трения, когда частицы, передвигающиеся по пространству на гиперзвуковых скоростях (более 5 километров в секунду), попадают в ловушку.
Всего было изготовлено четыре коллектора из нескольких десятков тонких листов фольги и аэрогеля, половина из которых были установлены на носу зонда, а половина — в его задней части. Для изучения кометы были предназначены лишь первые две ловушки, в свою очередь хвостовые пылесборники должны были ловить мельчайшие гранулы материи из межзвёздного пространства.
В 2006 году капсула с коллекторами вернулась на Землю и была обнаружена в пустынной местности штата Юта. Анализ показал, что миссия по сбору частиц пыли была выполнена успешно.
Более 30 тысяч добровольцев были привлечены учёными к изучению миллионов изображений аэрогеля в поисках следов, оставленных вошедшими в прибор гиперзвуковыми частицами (их диаметр составлял около двух миллионных долей метра).
Во время поиска частиц участники проекта Stardust@home опирались на несколько признаков межзвёздности пыли, предоставленных им исследователями миссии.
За последние восемь лет специалисты и волонтёры проанализировали примерно половину пластин аэрогеля и разделяющих их листов алюминиевой фольги. Добровольцам удалось найти пять частиц межзвёздной пыли и доказать то, что они являются гостями Солнечной системы. Ещё пара гранул была найдена самими учёными, изучавшими другую подборку снимков с зонда.
Добавим, что не все частицы, попавшие в ловушку, оказались частицами межзвёздного происхождения. Исследователи определили как минимум три маленьких кусочка космического корабля. Также четыре крошечные частицы (предположительно межзвёздные, 0,4 миллионных долей метра) были найдены впечатавшимися в алюминиевую фольгу вокруг плитки с аэрогелем.
"Наши результаты показывают сложность и разнообразие межзвёздных пылевых частиц, – рассказывает доктор Эндрю Вестфаль (Andrew Westphal) из Лаборатории космических наук при Калифорнийском университете в Беркли. – Предварительный анализ показал, что эти частицы гораздо разнообразнее по размеру, химическому составу и структуре, чем показывали теоретические выводы, сделанные в ходе астрономических наблюдений. Когда мы начинали этот проект, мы были уверены: окажется, что все частицы похожи. Но нет, все они отличаются друг от друга".
Семь пылевых частиц состоят из различных силикатов — минералов, состоящих из диоксида кремния, кислорода и металлов, которые указывают на то, что у каждой из этих частиц может быть своя собственная история.
Присутствие оливина, породы из магния, железа, кремния и кислорода во всех найденных фрагментах, кроме одного, говорит о том, что они были рождены в пределах некой другой звёздной системы, откуда затем были выброшены в межзвездное пространство (предположительно, после взрыва сверхновой).
Неожиданным стало обнаружение в некоторых зёрнах пыли атомов и соединений серы, которые не должны встречаться в межзвёздной среде согласно современным астрономическим данным. Вероятно, это свидетельствует о том, что пыль возникла в протопланетных дисках на окраинах звёздных систем, после чего её химический состав заметно поменялся при попадании в межзвёздную среду.
"Частицы могут быть образованы одной звездой, но затем они в течение десятков миллионов лет путешествовали по межзвёздной среде, смешивались с частицами других звёзд или даже с частицами, образовавшимися в межзвёздной среде из холодных молекулярных облаков. Так что, скорее всего, каждый образец — сочетание огромного количества разных", – объясняет доктор Вестфаль.
В дальнейшем исследователи планируют ещё подробнее изучать образцы и получить новые результаты.
Окончательное подтверждение их происхождения будет получено после изучения содержания в образцах различных форм кислорода (изотопов). Если концентрация будет отличаться от той, что встречается в нашей Солнечной системы, то это докажет их внесолнечное происхождение.
Однако такие выводы потребуют нескольких лет напряжённой работы, так как измерять изотопы кислорода необходимо крайне осторожно, не разрушая частицы пыли. Аэрогелевая ловушка и алюминиевая фольга будут тщательно изучаться в ближайшие два-три года.
В ближайшие дни учёные также намерены разрушить два самых интересных зерна пыли, которым были присвоены названия Орион и Хилабрук. Это будет сделано для определения изотопного состава и многих других физико-химических свойств частиц. Также 15 августа 2014 года стартует седьмая фаза проекта Stardust@home. Поиски частиц добровольцами и учёными продолжаются.
Выводы же нынешнего исследования были опубликованы в журнале Science.
Также по теме:
Зонд доставил на Землю семь древнейших частиц Солнечной системы
На Землю доставлена космическая пыль
Астрономы NASA: межзвёздная среда по составу отличается от Солнечной системы
Астероидная пыль рассказала о жестокой бомбардировке космических объектов
Тёмные облака помогут понять природу мощнейших звёздных гигантов Вселенной
Звёздную пыль для создания планет получили на Земле