ما هو اللون الأفضل في امتصاص جزيئات الغبار الكوني؟ حل لغز غبار النجوم

الغبار الكوني، جسيمات صلبة ذات أحجام مميزة تتراوح من حوالي 0.001 ميكرون إلى حوالي 1 ميكرون (وربما تصل إلى 100 ميكرون أو أكثر في الوسط بين الكواكب والأقراص الكوكبية الأولية)، توجد في جميع الأجسام الفلكية تقريبًا: من النظام الشمسيإلى المجرات والكوازارات البعيدة جدًا. خصائص الغبار (تركيز الجسيمات، التركيب الكيميائيوحجم الجسيمات، وما إلى ذلك) تختلف بشكل كبير من كائن إلى آخر، حتى بالنسبة للكائنات من نفس النوع. ينثر الغبار الكوني ويمتص الإشعاع الساقط. ينتشر الإشعاع المبعثر الذي له نفس الطول الموجي للإشعاع الساقط في جميع الاتجاهات. يتحول الإشعاع الذي تمتصه حبيبات الغبار إلى طاقة حرارية، ويشع الجسيم عادة في منطقة الطول الموجي الأطول من الطيف مقارنة بالإشعاع الساقط. تساهم كلتا العمليتين في الانقراض - تخفيف إشعاع الأجرام السماوية بواسطة الغبار الموجود على خط الرؤية بين الجسم والراصد.

تتم دراسة الأجسام الغبارية في كامل نطاق الموجات الكهرومغناطيسية تقريبًا - من الأشعة السينية إلى المليمتر. من الواضح أن الإشعاع الكهربائي ثنائي القطب للجسيمات متناهية الصغر التي تدور بسرعة يساهم في ذلك إشعاع الميكروويفعلى ترددات 10-60 جيجا هرتز. تلعب التجارب المعملية دورًا مهمًا حيث يتم قياس مؤشرات الانكسار، وكذلك أطياف الامتصاص ومصفوفات التشتت للجزيئات - نظائرها من حبيبات الغبار الكوني، ومحاكاة عمليات تكوين ونمو حبيبات الغبار المقاومة للحرارة في أجواء النجوم وأقراص الكواكب الأولية، تدرس تكوين الجزيئات وتطور مكونات الغبار المتطاير في ظل ظروف مشابهة لتلك الموجودة في السحب المظلمة بين النجوم.

تم العثور على الغبار الفضائي في مختلف الحالة الجسدية، تتم دراستها مباشرة في تكوين النيازك التي سقطت على سطح الأرض، في الطبقات العلياالغلاف الجوي للأرض (الغبار بين الكواكب وبقايا المذنبات الصغيرة)، أثناء رحلات المركبات الفضائية إلى الكواكب والكويكبات والمذنبات (بالقرب من الغبار الكوكبي والمذنبات) وخارج الغلاف الشمسي (الغبار بين النجوم). تغطي عمليات الرصد الأرضية والفضائية عن بعد للغبار الكوني النظام الشمسي (الغبار بين الكواكب، والغبار المحيط بالكواكب، والمذنبات، والغبار القريب من الشمس)، والوسط النجمي لمجرتنا (الغبار بين النجوم، والغبار المحيط بالنجم، والغبار السديمي) والمجرات الأخرى (الغبار خارج المجرات)، أيضًا. كأجسام بعيدة جدًا (الغبار الكوني).

تتكون جزيئات الغبار الكوني بشكل رئيسي من مواد كربونية (الكربون غير المتبلور، الجرافيت) وسيليكات الحديد والمغنيسيوم (الأوليفينات، البيروكسينات). تتكثف وتنمو في أجواء النجوم من الطبقات الطيفية المتأخرة وفي السدم الكوكبية الأولية، ثم يتم قذفها إلى الوسط البينجمي عن طريق الضغط الإشعاعي. في السحب بين النجوم، وخاصة الكثيفة منها، تستمر الجسيمات المقاومة للحرارة في النمو نتيجة لتراكم ذرات الغاز، وكذلك عندما تصطدم الجسيمات وتلتصق ببعضها البعض (التخثر). وهذا يؤدي إلى ظهور أصداف من المواد المتطايرة (الجليد بشكل رئيسي) وتكوين جزيئات إجمالية مسامية. ويحدث تدمير حبيبات الغبار نتيجة تشتت موجات الصدمة الناشئة بعد انفجارات السوبرنوفا، أو التبخر أثناء عملية تكوين النجوم التي بدأت في السحابة. ويستمر الغبار المتبقي في التطور بالقرب من النجم المتشكل ويتجلى لاحقًا على شكل سحابة غبار بين الكواكب أو نوى مذنب. ومن عجيب المفارقات أن الغبار المحيط بالنجوم (القديمة) المتطورة يكون "جديدًا" (يتكون حديثًا في غلافها الجوي)، أما حول النجوم الشابة فهو قديم (يتطور كجزء من الوسط البينجمي). من المفترض أن الغبار الكوني، الذي ربما يكون موجودًا في المجرات البعيدة، تكثف في مقذوفات المادة بعد انفجارات المستعرات الأعظم الضخمة.

أشعل. انظر في الحادي والعشرين. الغبار بين النجوم.

المستعر الأعظم SN2010jl الصورة: NASA/STScI

لاحظ علماء الفلك تشكل الغبار الكوني في المنطقة المجاورة مباشرة للمستعر الأعظم لأول مرة في الوقت الحقيقي، مما سمح لهم بتفسير ذلك ظاهرة غامضة، والذي يحدث على مرحلتين. تبدأ العملية بعد وقت قصير من الانفجار ولكنها تستمر لسنوات عديدة أخرى، حسبما كتب الباحثون في مجلة Nature.

نحن جميعًا مكونون من غبار النجوم، من العناصر التي تشكل مادة بناء الأجرام السماوية الجديدة. لقد افترض علماء الفلك منذ فترة طويلة أن هذا الغبار يتشكل عندما تنفجر النجوم. ولكن كيف يحدث هذا بالضبط وكيف لا يتم تدمير جزيئات الغبار في محيط المجرات، حيث توجد مجرة ​​نشطة، ظلت لغزا حتى الآن.

تم توضيح هذا السؤال لأول مرة من خلال الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام التلسكوب الكبير جدًا في مرصد بارانال في شمال تشيلي. قام فريق بحث دولي بقيادة كريستا غال (كريستا غال) من جامعة آرهوس الدنماركية بالتحقيق في مستعر أعظم حدث عام 2010 في مجرة ​​تبعد عنا 160 مليون سنة ضوئية. لاحظ الباحثون باستخدام الكتالوج رقم SN2010jl في نطاقات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء لعدة أشهر والسنوات الأولى باستخدام مطياف X-Shooter.

يشرح غال: "عندما قمنا بدمج بيانات الرصد، تمكنا من إجراء أول قياس لامتصاص الأطوال الموجية المختلفة في الغبار حول المستعر الأعظم". "وهذا سمح لنا بمعرفة المزيد عن هذا الغبار أكثر مما كان معروفا من قبل." وهكذا أصبح من الممكن دراسة الأحجام المختلفة لجزيئات الغبار وتكوينها بمزيد من التفصيل.

يحدث الغبار في المنطقة المجاورة مباشرة للمستعر الأعظم على مرحلتين الصورة: © ESO/M. كورنميسر

وكما تبين، فإن جزيئات الغبار التي يزيد حجمها عن جزء من الألف من المليمتر تتشكل في المادة الكثيفة حول النجم بسرعة نسبية. وأحجام هذه الجسيمات كبيرة بشكل مدهش بالنسبة لجزيئات الغبار الكوني، مما يجعلها مقاومة للتدمير بفعل العمليات المجرية. "إن الأدلة التي لدينا على وجود جزيئات الغبار الكبيرة التي تحدث بعد وقت قصير من انفجار المستعر الأعظم تعني أنه يجب أن يكون هناك انفجار سريع وسريع طريقة فعالةيضيف المؤلف المشارك ينس هيورث من جامعة كوبنهاغن "تعليماتهم. لكننا لا نفهم بعد كيف يحدث هذا بالضبط".

ومع ذلك، لدى علماء الفلك بالفعل نظرية مبنية على ملاحظاتهم. وبناءً عليه يتم تكوين الغبار على مرحلتين:

1. يدفع النجم المواد إلى الفضاء المحيط به قبل وقت قصير من الانفجار. ثم تأتي وتنتشر موجة الصدمة للمستعر الأعظم، والتي تتشكل خلفها قشرة باردة وكثيفة من الغاز - بيئة، حيث يمكن أن تتكثف جزيئات الغبار وتنمو من المواد المقذوفة مسبقًا.
2. وفي المرحلة الثانية، بعد عدة مئات من الأيام من انفجار المستعر الأعظم، تتم إضافة المادة التي تم قذفها في الانفجار نفسه و عملية متسارعةتشكيل الغبار.

"في مؤخراوقد وجد علماء الفلك الكثير من الغبار في بقايا المستعرات الأعظم التي ظهرت بعد الانفجار. ومع ذلك، فقد وجدوا أيضًا دليلاً على وجود كمية صغيرة من الغبار التي نشأت بالفعل في المستعر الأعظم نفسه. تشرح الملاحظات الجديدة كيف يمكن حل هذا التناقض الظاهري"، تختتم كريستا غال.

الغبار الكوني

جزيئات المادة في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. تظهر تكاثفات امتصاص الضوء لـ K. p بقع سوداءفي صور درب التبانة. ضعف الضوء بسبب تأثير K. p. إن الامتصاص بين النجوم، أو الانقراض، ليس هو نفسه بالنسبة للموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال المختلفة λ مما يؤدي إلى احمرار النجوم. في المنطقة المرئية، يتناسب الانقراض تقريبًا مع π-1، في حين أنه في المنطقة القريبة من الأشعة فوق البنفسجية لا يعتمد تقريبًا على الطول الموجي، ولكن هناك حد أقصى لامتصاص إضافي بالقرب من 1400 Å. يرجع جزء كبير من الانقراض إلى تشتت الضوء بدلاً من امتصاصه. يأتي ذلك من عمليات رصد السدم العاكسة التي تحتوي على حقول متكثفة ويمكن رؤيتها حول نجوم من النوع B وبعض النجوم الأخرى الساطعة بما يكفي لإضاءة الغبار. وتبين مقارنة سطوع السدم والنجوم المضيئة بها أن البياض الغباري مرتفع. يؤدي الانقراض الملحوظ والبياض إلى استنتاج مفاده أن C.P يتكون من جزيئات عازلة مع خليط من المعادن بحجم أقل قليلاً من 1 ميكرومتر.يمكن تفسير الحد الأقصى لانقراض الأشعة فوق البنفسجية بحقيقة وجود رقائق جرافيت داخل حبيبات الغبار بحوالي 0.05 × 0.05 × 0.01 ميكرومتر.بسبب حيود الضوء بواسطة جسيم ذي أبعاد قابلة للمقارنة مع الطول الموجي، ينتشر الضوء في الغالب إلى الأمام. غالبًا ما يؤدي الامتصاص بين النجوم إلى استقطاب الضوء، وهو ما يفسره تباين خصائص حبيبات الغبار (الشكل المتوسع للجسيمات العازلة أو تباين موصلية الجرافيت) واتجاهها المنظم في الفضاء. ويفسر هذا الأخير بفعل المجال بين النجوم الضعيف، الذي يوجه حبيبات الغبار بمحورها الطويل المتعامد مع خط المجال. وهكذا، من خلال مراقبة الضوء المستقطب للأجرام السماوية البعيدة، يمكن للمرء أن يحكم على اتجاه المجال في الفضاء بين النجوم.

يتم تحديد الكمية النسبية للغبار من قيمة متوسط ​​امتصاص الضوء في مستوى المجرة - من 0.5 إلى عدة مقادير لكل كيلو فرسخ فلكي في المنطقة المرئية من الطيف. تبلغ كتلة الغبار حوالي 1% من كتلة المادة الموجودة بين النجوم. يتم توزيع الغبار، مثل الغاز، بشكل غير متجانس، مما يشكل السحب والتكوينات الأكثر كثافة - الكريات. في الكريات، يعتبر الغبار عامل تبريد، حيث يحجب ضوء النجوم ويصدر في نطاق الأشعة تحت الحمراء الطاقة التي تتلقاها حبيبات الغبار من الاصطدامات غير المرنة مع ذرات الغاز. على سطح الغبار، تتحد الذرات لتشكل جزيئات: الغبار هو المحفز.

إس بي بيكيلنر.

الموسوعة السوفيتية الكبرى. - م: الموسوعة السوفيتية. 1969-1978 .

تعرف على معنى "الغبار الفضائي" في القواميس الأخرى:

جزيئات المادة المكثفة في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. وفقًا للمفاهيم الحديثة، يتكون الغبار الكوني من جسيمات تقريبية. 1 ميكرومتر مع الجرافيت أو السيليكات. في المجرة يتشكل الغبار الكوني ... ... القاموس الموسوعي الكبير

الغبار الكوني، عبارة عن جزيئات صغيرة جدًا من المادة الصلبة الموجودة في أي جزء من الكون، بما في ذلك الغبار النيزكي والمواد البينجمية التي يمكنها امتصاص ضوء النجوم وتشكيل السدم المظلمة في المجرات. كروية…… القاموس الموسوعي العلمي والتقني

الغبار الكوني - غبار النيزكوكذلك أصغر جزيئات المادة التي تشكل الغبار والسدم الأخرى في الفضاء بين النجوم ... موسوعة البوليتكنيك الكبرى

الغبار الكوني- جزيئات صغيرة جداً من المادة الصلبة تتواجد في الفضاء العالمي وتسقط على الأرض... قاموس الجغرافيا

جزيئات المادة المكثفة في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. وفقًا للأفكار الحديثة، يتكون الغبار الكوني من جزيئات يبلغ حجمها حوالي 1 ميكرون مع قلب من الجرافيت أو السيليكات. في المجرة يتشكل الغبار الكوني ... ... القاموس الموسوعي

تتشكل في الفضاء بواسطة جزيئات يتراوح حجمها من بضعة جزيئات إلى 0.1 ملم. يستقر 40 كيلو طن من الغبار الكوني على كوكب الأرض كل عام. كما يمكن تمييز الغبار الكوني من خلال موقعه الفلكي، على سبيل المثال: الغبار بين المجرات، ... ... ويكيبيديا

الغبار الكوني- kosminės dulkės Statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. الغبار الكوني الغبار بين النجوم. غبار الفضاء فوك. بين النجوم ستوب، م؛ kosmische Staubteilchen، م روس. الغبار الكوني، و؛ الغبار بين النجوم، و برانك. بوسيير كوزميك، ف؛ Poussière… … Fizikos terminų žodynas

الغبار الكوني- kosminės dulkės Statusas T sritis ecologija وaplinkotyra apibrėžtis Atmosferoje susidarančios meteorinės dulkės. السمات: الإنجليزية. غبار الفضاء فوك. kosmischer ستوب، م روس. الغبار الكوني، ... Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas

تتكثف الجسيمات في va في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. حسب الحديث للتمثيلات، K. يتكون العنصر من جزيئات بحجم تقريبًا. 1 ميكرومتر مع الجرافيت أو السيليكات. في المجرة، تشكل الأشعة الكونية مجموعات من السحب والكريات. استدعاء…… علم الطبيعة. القاموس الموسوعي

جزيئات المادة المكثفة في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. تتكون من جزيئات يبلغ حجمها حوالي 1 ميكرون ولها قلب من الجرافيت أو السيليكات، وتشكل سحبًا في المجرة تتسبب في إضعاف الضوء المنبعث من النجوم و ... ... القاموس الفلكي

كتب

• للأطفال عن الفضاء ورواد الفضاء، جي إن إلكين. يقدم هذا الكتاب عالم رائعفضاء. سيجد الطفل على صفحاته إجابات على العديد من الأسئلة: ما هي النجوم، الثقوب السوداء، من أين تأتي المذنبات، الكويكبات، ماذا ...

من حيث الكتلة، تشكل جزيئات الغبار الصلبة جزءا لا يكاد يذكر من الكون، ولكن بفضل الغبار بين النجوم، نشأت النجوم والكواكب والأشخاص الذين يدرسون الفضاء ويعجبون ببساطة بالنجوم ويستمرون في الظهور. ما هو نوع المادة هذا الغبار الكوني؟ ما الذي يجعل الناس يجهزون رحلات استكشافية إلى الفضاء تعادل الميزانية السنوية لدولة صغيرة على أمل فقط، وليس بيقين تام، أن يستخرجوا ويحضروا إلى الأرض حفنة صغيرة على الأقل من الغبار بين النجوم؟

بين النجوم والكواكب

يُطلق على الغبار في علم الفلك اسم الجسيمات الصغيرة، التي يبلغ حجمها أجزاء من الميكرون، وهي جزيئات صلبة تطير في الفضاء الخارجي. غالبًا ما يتم تقسيم الغبار الكوني بشكل مشروط إلى بين الكواكب وبين النجوم، على الرغم من أنه من الواضح أن الدخول بين النجوم إلى الفضاء بين الكواكب غير محظور. فمجرد العثور عليه هناك، بين الغبار "المحلي"، ليس بالأمر السهل، والاحتمال منخفض، ويمكن أن تتغير خصائصه بالقرب من الشمس بشكل كبير. الآن، إذا سافرت بعيدًا، إلى حدود النظام الشمسي، فإن احتمال التقاط غبار حقيقي بين النجوم مرتفع جدًا. الخيار المثالي هو تجاوز النظام الشمسي تمامًا.

الغبار موجود بين الكواكب، على أية حال، على مقربة نسبية من الأرض - وقد تمت دراسة الأمر تمامًا. ملء كامل مساحة النظام الشمسي وتتركز في مستوى خط الاستواء، وقد ولد في معظمه نتيجة الاصطدامات العشوائية للكويكبات وتدمير المذنبات التي تقترب من الشمس. في الواقع، لا يختلف تكوين الغبار عن تكوين النيازك التي تسقط على الأرض: من المثير للاهتمام دراسته، ولا يزال هناك العديد من الاكتشافات التي يتعين القيام بها في هذا المجال، ولكن يبدو أنه لا يوجد شيء محدد دسيسة هنا. ولكن بفضل هذا الغبار بالذات، في الطقس الجيد في الغرب مباشرة بعد غروب الشمس أو في الشرق قبل شروق الشمس، يمكنك الاستمتاع بمخروط شاحب من الضوء فوق الأفق. وهذا ما يسمى بأشعة الشمس البروجية، المنتشرة بواسطة جزيئات الغبار الكوني الصغيرة.

الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو الغبار بين النجوم. ميزتها المميزة هي وجود قلب صلب وقشرة. يبدو أن النواة تتكون أساسًا من الكربون والسيليكون والمعادن. وتتكون القشرة بشكل رئيسي من عناصر غازية متجمدة على سطح النواة، متبلورة في ظروف “التجميد العميق” للفضاء بين النجوم، وهذا حوالي 10 كلفن والهيدروجين والأكسجين. ومع ذلك، هناك شوائب من الجزيئات فيه وأكثر تعقيدا. هذه هي الأمونيا والميثان وحتى الجزيئات العضوية متعددة الذرات التي تلتصق بذرة الغبار أو تتشكل على سطحها أثناء التجوال. بعض هذه المواد، بالطبع، تطير بعيدا عن سطحها، على سبيل المثال، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، ولكن هذه العملية قابلة للعكس - بعضها يطير بعيدا، والبعض الآخر يتجمد أو يتم تصنيعه.

الآن، في الفضاء بين النجوم أو بالقرب منها، بالطبع، ليست كيميائية، ولكن فيزيائية، أي طيفية، تم بالفعل العثور على طرق: الماء، وأكاسيد الكربون، والنيتروجين، والكبريت والسيليكون، وكلوريد الهيدروجين، والأمونيا، والأسيتيلين، الأحماض العضوية، مثل الفورميك والخليك والإيثيل و كحول الميثيلوالبنزين والنفثالين. حتى أنهم وجدوا الحمض الأميني جليكاين!

سيكون من المثير للاهتمام التقاط ودراسة الغبار بين النجوم الذي يخترق النظام الشمسي وربما يسقط على الأرض. مشكلة "الإمساك" ليست سهلة، لأن كيفية الحفاظ على "معطف الفرو" الجليدي بداخلك شروق الشمسولا ينجح سوى عدد قليل من جزيئات الغبار بين النجوم، خاصة في الغلاف الجوي للأرض. تسخن الأجسام الكبيرة كثيرًا، ولا يمكن إطفاء سرعتها الكونية بسرعة، و"تحترق" جزيئات الغبار. ومع ذلك، تخطط الصغار في الغلاف الجوي لسنوات، مع الاحتفاظ بجزء من القذيفة، ولكن هنا تنشأ مشكلة العثور عليها وتحديدها.

هناك تفاصيل أخرى مثيرة للاهتمام للغاية. يتعلق الأمر بالغبار الذي تتكون نواته من الكربون. يتم تصنيع الكربون في نوى النجوم ويغادر إلى الفضاء، على سبيل المثال، من الغلاف الجوي للنجوم القديمة (مثل العمالقة الحمراء)، ويطير إلى الفضاء بين النجوم، ويبرد ويتكثف بنفس الطريقة التي يتجمع بها الضباب الناتج عن بخار الماء المبرد في الأراضي المنخفضة بعد يوم حار. اعتمادًا على ظروف التبلور، يمكن الحصول على هياكل طبقات من الجرافيت وبلورات الماس (فقط تخيل سحبًا كاملة من الماس الصغير!) وحتى كرات مجوفة من ذرات الكربون (الفوليرين). وربما، كما هو الحال في الخزنة أو الحاوية، يتم تخزين جزيئات الغلاف الجوي لنجم قديم جدًا. إن العثور على جزيئات الغبار هذه سيكون نجاحًا كبيرًا.

أين يوجد الغبار الفضائي؟

يجب أن أقول إن مفهوم الفراغ الكوني كشيء فارغ تمامًا ظل لفترة طويلة مجرد استعارة شعرية. في الواقع، فإن مساحة الكون بأكملها، سواء بين النجوم أو المجرات، مليئة بالمادة، وتتدفق الجسيمات الأوليةوالإشعاع والمجالات المغناطيسية والكهربائية والجاذبية. وكل ما يمكن لمسه، نسبياً، هو الغاز والغبار والبلازما، التي تبلغ مساهمتها في الكتلة الإجمالية للكون، وفقاً لتقديرات مختلفة، حوالي 12% فقط بمتوسط ​​كثافة يبلغ حوالي 10-24 جم/سم3. الغاز في الفضاء هو الأكثر، ما يقرب من 99٪. يتكون هذا بشكل رئيسي من الهيدروجين (ما يصل إلى 77.4٪) والهيليوم (21٪)، والباقي يمثل أقل من اثنين في المئة من الكتلة. ثم هناك غبار من حيث الكتلة، وهو ما يقرب من مائة مرة أقل من الغاز.

على الرغم من أن الفراغ في الفضاء بين النجوم وبين المجرات يكون في بعض الأحيان مثاليًا تقريبًا: ففي بعض الأحيان يكون هناك لتر واحد من المساحة لذرة واحدة من المادة! ولا يوجد مثل هذا الفراغ سواء في المختبرات الأرضية أو داخل النظام الشمسي. للمقارنة يمكننا إعطاء المثال التالي: في 1 سم 3 من الهواء الذي نتنفسه يوجد ما يقرب من 30.000.000.000.000.000.000 جزيء.

يتم توزيع هذه المادة في الفضاء بين النجوم بشكل غير متساو للغاية. تشكل معظم الغازات والغبار الموجود بين النجوم طبقة من الغاز والغبار بالقرب من مستوى تناظر القرص المجري. يبلغ سمكها في مجرتنا عدة مئات من السنين الضوئية. يتركز معظم الغاز والغبار الموجود في فروعه الحلزونية (أذرعه) ونواته بشكل رئيسي في سحب جزيئية عملاقة يتراوح حجمها من 5 إلى 50 فرسخ فلكي (16160 سنة ضوئية) ويصل وزنها إلى عشرات الآلاف وحتى الملايين من كتل الشمس. ولكن حتى داخل هذه السحب، يتم توزيع المادة أيضًا بشكل غير متجانس. في الحجم الرئيسي للسحابة، ما يسمى بمعطف الفرو، المكون بشكل رئيسي من الهيدروجين الجزيئي، تبلغ كثافة الجسيمات حوالي 100 قطعة لكل 1 سم 3. وفي حالات التكثيف داخل السحابة تصل إلى عشرات الآلاف من الجزيئات في 1سم3، وفي نوى هذه التكثيفات بشكل عام ملايين الجزيئات في 1سم3. إن هذا التفاوت في توزيع المادة في الكون هو الذي يدين بوجود النجوم والكواكب، وفي نهاية المطاف، بوجود أنفسنا. لأنه في السحب الجزيئية، الكثيفة والباردة نسبيا، تولد النجوم.

ما هو مثير للاهتمام: كلما زادت كثافة السحابة، كلما كان تكوينها أكثر تنوعا. في الوقت نفسه، هناك مراسلات بين كثافة ودرجة حرارة السحابة (أو أجزائها الفردية) وتلك المواد التي تجتمع جزيئاتها هناك. من ناحية، يعد هذا مناسبًا لدراسة السحب: من خلال مراقبة مكوناتها الفردية في نطاقات طيفية مختلفة على طول الخطوط المميزة للطيف، على سبيل المثال، CO أو OH أو NH 3، يمكنك "النظر" إلى جزء أو آخر من هو - هي. من ناحية أخرى، تتيح لنا البيانات المتعلقة بتكوين السحابة معرفة الكثير عن العمليات التي تجري فيها.

بالإضافة إلى ذلك، في الفضاء بين النجوم، إذا حكمنا من خلال الأطياف، هناك أيضا مواد يكون وجودها في الظروف الأرضية مستحيلا ببساطة. هذه هي الأيونات والجذور. نشاطهم الكيميائي مرتفع جدًا لدرجة أنهم يتفاعلون على الفور على الأرض. وفي الفضاء البارد المخلخل من الفضاء، يعيشون لفترة طويلة وبكل حرية.

بشكل عام، الغاز الموجود في الفضاء بين النجوم ليس ذريًا فقط. عندما يكون الجو أكثر برودة، بما لا يزيد عن 50 كلفن، تتمكن الذرات من البقاء معًا وتشكيل الجزيئات. ومع ذلك، فإن كتلة كبيرة من الغاز بين النجوم لا تزال في الحالة الذرية. يتكون بشكل أساسي من الهيدروجين، وقد تم اكتشاف شكله المحايد مؤخرًا نسبيًا في عام 1951. وكما تعلم، فإنه يصدر موجات راديوية بطول 21 سم (تردد 1420 ميجاهرتز)، تحدد شدتها مدى تواجدها في المجرة. بالمناسبة، يتم توزيعها بشكل غير متجانس في الفضاء بين النجوم. في سحب الهيدروجين الذري، يصل تركيزه إلى عدة ذرات لكل 1 سم 3، ولكن بين السحب يكون أقل من حيث الحجم.

وأخيرًا، بالقرب من النجوم الساخنة، يوجد الغاز على شكل أيونات. قوي الأشعة فوق البنفسجيةيسخن الغاز ويؤينه، ويبدأ في التوهج. ولهذا السبب فإن المناطق التي بها تركيزات عالية من الغاز الساخن، والتي تبلغ درجة حرارتها حوالي 10000 كلفن، تبدو وكأنها سحب مضيئة. وتسمى بالسدم الغازية الخفيفة.

وفي أي سديم، إلى حد أكبر أو أقل، هناك غبار بين النجوم. على الرغم من أن السدم تنقسم بشكل مشروط إلى مغبرة وغازية، إلا أن هناك غبار في كل منهما. وعلى أية حال، يبدو أن الغبار هو الذي يساعد النجوم على التشكل في أعماق السدم.

كائنات الضباب

بين الجميع الأجسام الفضائيةربما تكون السدم هي الأجمل. صحيح أن السدم المظلمة في النطاق المرئي تبدو تمامًا مثل النقط السوداء في السماء، ومن الأفضل ملاحظتها على خلفية مجرة ​​درب التبانة. ولكن في نطاقات أخرى من الموجات الكهرومغناطيسية، مثل الأشعة تحت الحمراء، تكون مرئية بشكل جيد للغاية والصور غير عادية للغاية.

السدم معزولة في الفضاء، ومتصلة بواسطة قوى الجاذبية أو الضغط الخارجي، وتراكمات الغاز والغبار. يمكن أن تتراوح كتلتها من 0.1 إلى 10000 كتلة شمسية، ويمكن أن يتراوح حجمها من 1 إلى 10 فرسخ فلكي.

في البداية، انزعج علماء الفلك من السدم. وحتى منتصف القرن التاسع عشر، كانت السدم المكتشفة تعتبر عائقا مزعجا يمنع رصد النجوم والبحث عن مذنبات جديدة. وفي عام 1714، قام الإنجليزي إدموند هالي، الذي يحمل المذنب الشهير اسمه، بتجميع "قائمة سوداء" من ستة سدم حتى لا يضللوا "صائدي المذنبات"، وقام الفرنسي تشارلز ميسييه بتوسيع هذه القائمة إلى 103 أجسام. ولحسن الحظ، أصبح الموسيقار السير ويليام هيرشل، وشقيقته وابنه، الذي كان عاشقًا لعلم الفلك، مهتمين بالسدم. أثناء مراقبة السماء بتلسكوباتهم الخاصة، تركوا وراءهم كتالوجًا للسدم وعناقيد النجوم، يحتوي على معلومات حول 5079 جسمًا فضائيًا!

استنفدت عائلة هيرشل عمليا إمكانيات التلسكوبات البصرية في تلك السنوات. ومع ذلك، فإن اختراع التصوير الفوتوغرافي ووقت التعرض الطويل جعل من الممكن العثور على الأشياء المضيئة بشكل خافت للغاية. وبعد ذلك بقليل، أتاحت طرق التحليل الطيفية والملاحظات في نطاقات مختلفة من الموجات الكهرومغناطيسية في المستقبل ليس فقط اكتشاف العديد من السدم الجديدة، ولكن أيضًا تحديد بنيتها وخصائصها.

يبدو السديم البينجمي ساطعًا في حالتين: إما أن يكون ساخنًا جدًا بحيث يتوهج غازه نفسه، وتسمى هذه السدم بالسدم الانبعاثية؛ أو أن يكون السديم نفسه باردا ولكن غباره يبعثر ضوء نجم لامع مجاور فهذا سديم انعكاسي.

السدم المظلمة هي أيضًا مجموعات بين النجوم من الغاز والغبار. لكن على عكس السدم الغازية الخفيفة، التي يمكن رؤيتها أحيانًا حتى بمنظار قوي أو تلسكوب، مثل سديم أوريون، فإن السدم المظلمة لا تبعث الضوء، بل تمتصه. عندما يمر ضوء النجم عبر هذه السدم، يمكن للغبار أن يمتصه بالكامل، ويحوله إلى أشعة تحت حمراء غير مرئية للعين. ولذلك، تبدو مثل هذه السدم وكأنها انخفاضات بلا نجوم في السماء. أطلق عليها V. Herschel اسم "الثقوب في السماء". ولعل أكثرها إثارة هو سديم رأس الحصان.

ومع ذلك، فإن جزيئات الغبار قد لا تمتص ضوء النجوم بشكل كامل، ولكنها تبعثره جزئيًا فقط، بينما بشكل انتقائي. والحقيقة هي أن حجم جزيئات الغبار بين النجوم قريب من الطول الموجي للضوء الأزرق، لذا فهي تتشتت وتمتص بقوة أكبر، كما أن الجزء "الأحمر" من ضوء النجوم يصل إلينا بشكل أفضل. بالمناسبة، هذا طريقة جيدةتقدير حجم حبيبات الغبار من خلال كيفية تخفيف الضوء ذو الأطوال الموجية المختلفة.

نجمة من السحابة

لم يتم تحديد أسباب تكوين النجوم بدقة، ولا يوجد سوى نماذج تشرح البيانات التجريبية بشكل أكثر أو أقل موثوقية. بالإضافة إلى ذلك، فإن طرق تكوين النجوم وخصائصها ومصيرها الإضافي متنوعة للغاية وتعتمد على عوامل كثيرة جدًا. ومع ذلك، هناك مفهوم راسخ، أو بالأحرى، الفرضية الأكثر تطورا، وجوهرها، في معظمها بعبارات عامة، يكمن في أن النجوم تتشكل من الغاز بين النجوم في مناطق ذات كثافة متزايدة للمادة، أي في أعماق السحب بين النجوم. يمكن تجاهل الغبار كمادة، لكن دوره في تكوين النجوم هائل.

يحدث هذا (في النسخة الأكثر بدائية، لنجم واحد)، على ما يبدو، مثل هذا. أولاً، تتكثف السحابة النجمية الأولية من الوسط بين النجمي، وقد يكون ذلك بسبب عدم استقرار الجاذبية، لكن الأسباب قد تكون مختلفة وغير مفهومة بالكامل بعد. بطريقة أو بأخرى، تنقبض وتجذب المادة من المساحة المحيطة. وترتفع درجة الحرارة والضغط في مركزها حتى تبدأ الجزيئات الموجودة في مركز كرة الغاز المنكمشة هذه في التفكك إلى ذرات ثم إلى أيونات. تعمل هذه العملية على تبريد الغاز، وينخفض ​​الضغط داخل القلب بشكل حاد. يتم ضغط النواة، وتنتشر موجة الصدمة داخل السحابة، متخلصة من طبقاتها الخارجية. يتم تشكيل نجم أولي يستمر في الانكماش تحت تأثير قوى الجاذبية حتى تبدأ تفاعلات الاندماج النووي الحراري في مركزه - تحويل الهيدروجين إلى هيليوم. يستمر الضغط لبعض الوقت، حتى تتوازن قوى ضغط الجاذبية مع قوى الضغط الغازي والضغط الإشعاعي.

ومن الواضح أن كتلة النجم المتكون تكون دائمًا أقل من كتلة السديم الذي "أنتجه". جزء من المادة، الذي لم يكن لديه وقت للسقوط على النواة، "يتم جرفه" بواسطة موجة الصدمة، ويتدفق الإشعاع والجسيمات ببساطة إلى الفضاء المحيط خلال هذه العملية.

تتأثر عملية تكوين النجوم والأنظمة النجمية بعدة عوامل، بما في ذلك المجال المغناطيسي، الذي غالبًا ما يساهم في "انقسام" السحابة النجمية الأولية إلى قسمين، وفي كثير من الأحيان إلى ثلاث شظايا، يتم ضغط كل منها في نجم أولي خاص بها تحت تأثير الجاذبية. هذه هي الطريقة، على سبيل المثال، تنشأ العديد من أنظمة النجوم الثنائية - نجمان يدوران حولهما مركز مشتركالجماهير والتحرك في الفضاء ككل.

مع احتراق "شيخوخة" الوقود النووي في أحشاء النجوم تدريجيًا، وكلما كان النجم أكبر حجمًا بشكل أسرع. في هذه الحالة، يتم استبدال دورة تفاعلات الهيدروجين بالهيليوم، ثم، نتيجة لتفاعلات الاندماج النووي، أثقل بشكل متزايد العناصر الكيميائيةحتى الحديد. في النهاية، فإن النواة، التي لا تتلقى المزيد من الطاقة من التفاعلات النووية الحرارية، يتناقص حجمها بشكل حاد، وتفقد استقرارها، كما كانت جوهرها تسقط على نفسها. يحدث انفجار قويحيث يمكن للمادة أن تسخن حتى مليارات الدرجات، وتؤدي التفاعلات بين النوى إلى تكوين عناصر كيميائية جديدة تصل إلى أثقلها. يصاحب الانفجار إطلاق حاد للطاقة وإطلاق المادة. ينفجر النجم في عملية تسمى انفجار السوبرنوفا. وفي النهاية، سيتحول النجم، حسب كتلته، إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود.

وربما هذا ما يحدث بالفعل. على أي حال، ليس هناك شك في أن النجوم الشابة، أي الساخنة، ومجموعاتها موجودة في المقام الأول في السدم، أي في المناطق ذات الكثافة المتزايدة للغاز والغبار. ويظهر هذا بوضوح في الصور التي التقطتها التلسكوبات في نطاقات أطوال موجية مختلفة.

وبطبيعة الحال، هذا ليس أكثر من تلخيص فظ لتسلسل الأحداث. بالنسبة لنا، هناك نقطتان مهمتان بشكل أساسي. بداية، ما هو دور الغبار في تكوين النجوم؟ والثاني من أين يأتي في الواقع؟

المبرد العالمي

في الكتلة الإجمالية للمادة الكونية، يكون الغبار نفسه، أي ذرات الكربون والسيليكون وبعض العناصر الأخرى مجتمعة في جزيئات صلبة، صغيرًا جدًا لدرجة أنه على أي حال، مواد البناءبالنسبة للنجوم، يبدو أنه لا يمكن للمرء أن يأخذ بعين الاعتبار. ومع ذلك، في الواقع، دورهم عظيم، فهم هم الذين يبردون الغاز البينجمي الساخن، ويحولونه إلى تلك السحابة الكثيفة شديدة البرودة، والتي يتم منها بعد ذلك الحصول على النجوم.

والحقيقة هي أن الغاز بين النجوم لا يستطيع تبريد نفسه. الهيكل الإلكتروني لذرة الهيدروجين يسمح لها بالتخلي عن الطاقة الزائدة، إن وجدت، عن طريق انبعاث الضوء في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية من الطيف، ولكن ليس في نطاق الأشعة تحت الحمراء. بالمعنى المجازي، لا يمكن للهيدروجين أن يشع الحرارة. ولكي يبرد بشكل صحيح، فإنه يحتاج إلى "ثلاجة"، والتي تلعب دورها على وجه التحديد جزيئات الغبار بين النجوم.

أثناء الاصطدام بجزيئات الغبار السرعه العاليهعلى عكس جزيئات الغبار الأثقل والأبطأ، فإن جزيئات الغاز تطير بسرعة وتفقد سرعتها الطاقة الحركيةنقل إلى الغبار. كما أنه يسخن ويطلق هذه الحرارة الزائدة إلى الفضاء المحيط، بما في ذلك في شكل إشعاع تحت الحمراء، بينما يبرد هو نفسه. لذلك، مع امتصاص حرارة الجزيئات بين النجوم، يعمل الغبار كنوع من المبرد، مما يبرد سحابة الغاز. كتلتها ليست كبيرة - حوالي 1٪ من كتلة مادة السحابة بأكملها، ولكن هذا يكفي لإزالة الحرارة الزائدة على مدى ملايين السنين.

عندما تنخفض درجة حرارة السحابة، ينخفض ​​\u200b\u200bالضغط أيضًا، وتتكثف السحابة ويمكن أن تولد منها النجوم بالفعل. وبقايا المادة التي ولد منها النجم هي بدورها مصدر تكوين الكواكب. هنا، يتم تضمين جزيئات الغبار بالفعل في تكوينها، وفي أكثر. لأنه بعد ولادته، يسخن النجم ويسرع كل الغاز المحيط به، ويبقى الغبار متطايرًا في مكان قريب. بعد كل شيء، فهو قادر على التبريد وينجذب إلى نجم جديد أقوى بكثير من جزيئات الغاز الفردية. في النهاية، بجانب النجم الوليد توجد سحابة غبار، وعلى المحيط غاز مشبع بالغبار.

وتولد هناك الكواكب الغازية مثل زحل وأورانوس ونبتون. حسنًا، تظهر الكواكب الصلبة بالقرب من النجم. لدينا المريخ والأرض والزهرة وعطارد. اتضح تقسيمًا واضحًا إلى حد ما إلى منطقتين: الكواكب الغازية والكواكب الصلبة. لذلك تبين أن الأرض مكونة إلى حد كبير من جزيئات الغبار بين النجوم. أصبحت جزيئات الغبار المعدنية جزءا من قلب الكوكب، والآن تمتلك الأرض نواة حديدية ضخمة.

سر الكون الشاب

إذا تشكلت مجرة، فمن أين يأتي الغبار؟ من حيث المبدأ، يفهم العلماء ذلك. وأهم مصادرها هي المستعرات والمستعرات الأعظمية، التي تفقد جزءًا من كتلتها، مما يؤدي إلى "إلقاء" قشرتها في الفضاء المحيط. بالإضافة إلى ذلك، يولد الغبار أيضًا في الغلاف الجوي المتوسع للعمالقة الحمراء، حيث يتم اجتياحه حرفيًا عن طريق الضغط الإشعاعي. يوجد في جوها البارد، وفقًا لمعايير النجوم، (حوالي 2.5 إلى 3 ألف كلفن) الكثير من الجزيئات المعقدة نسبيًا.

ولكن هنا لغز لم يتم حله بعد. لقد كان يُعتقد دائمًا أن الغبار هو نتاج تطور النجوم. بمعنى آخر، يجب أن تولد النجوم، وتوجد لبعض الوقت، وتتقدم في العمر، ولنقل، تنتج الغبار في انفجار المستعر الأعظم الأخير. ولكن من الذي جاء أولاً، البيضة أم الدجاجة؟ الغبار الأول اللازم لولادة نجم، أو النجم الأول، الذي ولد لسبب ما دون مساعدة من الغبار، قد تقدم في السن، وانفجر، مكونًا الغبار الأول.

ماذا كان في البداية؟ ففي النهاية، عندما حدث الانفجار الكبير قبل 14 مليار سنة، لم يكن هناك سوى الهيدروجين والهيليوم في الكون، ولم يكن هناك أي عناصر أخرى! عندها بدأت المجرات الأولى، السحب الضخمة، وفيها النجوم الأولى في الظهور، والتي كان عليها أن تمر عبر فترة طويلة مسار الحياة. كان من المفترض أن تؤدي التفاعلات النووية الحرارية في قلب النجوم إلى "لحام" عناصر كيميائية أكثر تعقيدًا، وتحويل الهيدروجين والهيليوم إلى كربون ونيتروجين وأكسجين وما إلى ذلك، وبعد ذلك فقط كان على النجم أن يرميها كلها في الفضاء، أو ينفجر أو تدريجيًا إسقاط القشرة. ثم كان على هذه الكتلة أن تبرد وتبرد وتتحول أخيرًا إلى غبار. ولكن بالفعل بعد 2 مليار سنة .الانفجار العظيم، في المجرات الأولى كان هناك غبار! وبمساعدة التلسكوبات تم اكتشافه في مجرات تبعد عنا 12 مليار سنة ضوئية. وفي الوقت نفسه، فإن 2 مليار سنة هي فترة قصيرة جدًا بحيث لا يمكن إكمالها دورة الحياةالنجوم: خلال هذا الوقت، لا يتوفر لدى معظم النجوم الوقت الكافي للتقدم في السن. من أين أتى الغبار في المجرة الفتية، إذا لم يكن هناك سوى الهيدروجين والهيليوم، فهذا لغز.

مفاعل قذى

لا يعمل الغبار بين النجوم كنوع من المبردات العالمية فحسب، بل ربما تظهر جزيئات معقدة في الفضاء بفضل الغبار.

والحقيقة هي أن سطح حبة الغبار يمكن أن يعمل في نفس الوقت كمفاعل تتشكل فيه الجزيئات من الذرات وكمحفز لتفاعلات تركيبها. بعد كل شيء، احتمال وجود العديد من الذرات في وقت واحد عناصر مختلفةتتصادم في نقطة واحدة، بل وتتفاعل مع بعضها البعض عند درجة حرارة أعلى بقليل من الصفر المطلق، وهي صغيرة بشكل لا يمكن تصوره. من ناحية أخرى، فإن احتمال اصطدام حبة الغبار بالذرات أو الجزيئات المختلفة أثناء الطيران، خاصة داخل سحابة كثيفة باردة، مرتفع جدًا. في الواقع، هذا ما يحدث، حيث تتشكل قشرة من حبيبات الغبار البينجمي من الذرات والجزيئات المتجمدة عليها.

على سطح صلب، تكون الذرات جنبًا إلى جنب. تهاجر الذرات فوق سطح حبة الغبار بحثًا عن الموضع الأكثر ملاءمة للطاقة، وتلتقي الذرات، وتتاح لها فرصة التفاعل مع بعضها البعض، عندما تكون على مقربة منها. وبطبيعة الحال، ببطء شديد وفقا لدرجة حرارة حبة الغبار. يمكن لسطح الجسيمات، وخاصة تلك التي تحتوي على معدن في القلب، أن يظهر خصائص المحفز. يدرك الكيميائيون على الأرض جيدًا أن المحفزات الأكثر فعالية هي مجرد جزيئات يبلغ حجمها جزءًا من الميكرون، حيث تتجمع الجزيئات ثم تتفاعل، والتي تكون في الظروف العادية "غير مبالية" تمامًا ببعضها البعض. على ما يبدو، يتم تشكيل الهيدروجين الجزيئي أيضا بهذه الطريقة: ذراته "تلتصق" بحبوب الغبار، ثم تطير بعيدا عنها، ولكن بالفعل في أزواج، في شكل جزيئات.

من الممكن جدًا أن تكون حبيبات الغبار الصغيرة بين النجوم، التي احتفظت في أصدافها بعدد قليل من الجزيئات العضوية، بما في ذلك أبسط الأحماض الأمينية، قد جلبت أول "بذور الحياة" إلى الأرض منذ حوالي 4 مليارات سنة. وهذا بالطبع ليس أكثر من فرضية جميلة. ولكن لصالحه حقيقة وجود حمض الجلايسين الأميني في تركيبة الغاز البارد وسحب الغبار. ربما هناك آخرون، فقط حتى الآن لا تسمح إمكانيات التلسكوبات باكتشافهم.

البحث عن الغبار

من الممكن بالطبع دراسة خصائص الغبار بين النجوم عن بعد بمساعدة التلسكوبات والأدوات الأخرى الموجودة على الأرض أو على أقمارها الصناعية. ولكن من المغري للغاية التقاط جزيئات الغبار بين النجوم، ثم دراستها بالتفصيل، ومعرفة ليس من الناحية النظرية، ولكن عمليا، مما تتكون منه، وكيف يتم ترتيبها. هناك خياران هنا. يمكنك الوصول إلى أعماق الفضاء، وجمع الغبار بين النجوم هناك، وإحضاره إلى الأرض وتحليله بكل الطرق الممكنة. أو يمكنك محاولة الطيران خارج النظام الشمسي وتحليل الغبار على طول الطريق مباشرة على متن المركبة الفضائية، وإرسال البيانات إلى الأرض.

المحاولة الأولى لجلب عينات من الغبار بين النجوم، وبشكل عام مادة الوسط بين النجوم، قامت بها وكالة ناسا منذ عدة سنوات. تم تجهيز المركبة الفضائية بمصائد خاصة - مجمعات لجمع الغبار بين النجوم وجزيئات الرياح الكونية. ومن أجل التقاط جزيئات الغبار دون فقدان غلافها، تم ملء المصائد بمادة خاصة تسمى الهلام الهوائي. هذه المادة الرغوية الخفيفة جدًا (التي يعد تركيبها سرًا تجاريًا) تشبه الهلام. بمجرد دخولها، تلتصق جزيئات الغبار، وبعد ذلك، كما هو الحال في أي مصيدة، يُغلق الغطاء ليكون مفتوحًا بالفعل على الأرض.

كان هذا المشروع يسمى ستاردست ستاردست. برنامجه عظيم. بعد إطلاقه في فبراير 1999، ستقوم المعدات الموجودة على متنه في نهاية المطاف بجمع عينات من الغبار بين النجوم، وبشكل منفصل، الغبار في المنطقة المجاورة مباشرة للمذنب Wild-2، الذي طار بالقرب من الأرض في فبراير من العام الماضي. والآن ومع الحاويات المملوءة بهذه الشحنة الأكثر قيمة، ستعود السفينة إلى موطنها لتهبط في 15 يناير 2006 في ولاية يوتا، بالقرب من سولت ليك سيتي (الولايات المتحدة الأمريكية). وذلك عندما يرى علماء الفلك أخيرًا بأعينهم (بمساعدة المجهر بالطبع) جزيئات الغبار ذاتها، ونماذج تكوينها وبنيتها التي تنبأوا بها بالفعل.

وفي أغسطس 2001، طارت سفينة جينيسيس لالتقاط عينات من المادة من الفضاء السحيق. كان مشروع ناسا يهدف بشكل أساسي إلى التقاط جزيئات الرياح الشمسية. وبعد قضاء 1127 يومًا في الفضاء الخارجي، قطعت خلالها حوالي 32 مليون كيلومتر، عادت السفينة وأسقطت كبسولة تحتوي على العينات التي تم الحصول عليها - مصائد أيونات وجزيئات الرياح الشمسية - إلى الأرض. للأسف، حدثت مصيبة أن المظلة لم تفتح، وتخبطت الكبسولة على الأرض بكل قوتها. وتحطمت. وبطبيعة الحال، تم جمع الحطام ودراسته بعناية. ومع ذلك، في مارس 2005، في مؤتمر في هيوستن، ذكر أحد المشاركين في البرنامج، دون بارنيتي، أن أربعة مجمعات تحتوي على جزيئات الرياح الشمسية لم تتأثر، ويدرس العلماء بنشاط محتوياتها، 0.4 ملغ من الرياح الشمسية المحتجزة، في هيوستن. .

ومع ذلك، تقوم ناسا الآن بإعداد مشروع ثالث، حتى أكثر فخامة. سيكون ذلك مهمة فضائيةمسبار بين النجوم. هذا الوقت سفينة فضائيةسيتم إزالتها على مسافة 200 أ. أي من الأرض (أي المسافة من الأرض إلى الشمس). لن تعود هذه السفينة أبدًا، ولكنها ستكون "محشوة" بمجموعة واسعة من المعدات، بما في ذلك عينات الغبار بين النجوم لتحليلها. إذا سارت الأمور على ما يرام، فسيتم أخيرًا التقاط جزيئات الغبار بين النجوم من الفضاء السحيق وتصويرها وتحليلها تلقائيًا على متن المركبة الفضائية.

تكوين النجوم الشباب

1. سحابة جزيئية مجرية عملاقة حجمها 100 فرسخ فلكي، كتلتها 100000 شمس، درجة حرارتها 50 كلفن، كثافتها 102 جسيم/سم3. يوجد داخل هذه السحابة تكاثفات واسعة النطاق من الغازات وسدم الغبار المنتشرة (110 قطعة، 10000 شمس، 20 كلفن، 10 3 جسيمات/سم 4 جسيمات/سم3). يوجد داخل الأخير مجموعات من الكريات بحجم 0.1 قطعة وكتلة 110 شمس وكثافتها 10 10 6 جسيمات / سم 3، حيث تتشكل النجوم الجديدة

2. ولادة نجم داخل سحابة من الغاز والغبار

3. يقوم النجم الجديد بإشعاعه ورياحه النجمية بتسريع الغاز المحيط بعيدًا عن نفسه

4. يدخل نجم شاب إلى الفضاء نظيفا وخاليا من الغازات والغبار، دافعا السديم الذي ولده

مراحل التطور "الجنينى" للنجم المساوى لكتلة الشمس

5. أصل سحابة غير مستقرة الجاذبية حجمها 2,000,000 شمس، مع درجة حرارة حوالي 15 كلفن وكثافتها الأولية 10 -19 جم/سم3

6. وبعد عدة مئات الآلاف من السنين، تشكل هذه السحابة نواة تبلغ درجة حرارتها حوالي 200 كلفن وحجمها 100 شمس، ولا تزال كتلتها 0.05 فقط من كتلة الشمس.

7. في هذه المرحلة، ينكمش القلب بدرجات حرارة تصل إلى 2000 كلفن بشكل حاد بسبب تأين الهيدروجين ويسخن في الوقت نفسه حتى 20000 كلفن، وتصل سرعة سقوط المادة على النجم المتنامي إلى 100 كم/ثانية.

8. نجم أولي بحجم شمسين درجة حرارة مركزه 2x10 5 كلفن، وعلى سطحه 3x10 3 كلفن

9. المرحلة الأخيرة في مرحلة ما قبل تطور النجم هي الانضغاط البطيء، حيث تحترق نظائر الليثيوم والبريليوم. فقط بعد أن ترتفع درجة الحرارة إلى 6x10 6 K، تبدأ التفاعلات النووية الحرارية لتخليق الهيليوم من الهيدروجين في داخل النجم. تبلغ المدة الإجمالية لدورة ولادة نجم مثل شمسنا 50 مليون سنة، وبعدها يمكن أن يحترق هذا النجم بهدوء لمليارات السنين

أولغا ماكسيمنكو، مرشحة للعلوم الكيميائية

مرحبًا. في هذه المحاضرة سنتحدث معكم عن الغبار. ولكن ليس عن الذي يتراكم في غرفتك، بل عن الغبار الكوني. ما هذا؟

الغبار الفضائي هو توجد جزيئات صغيرة جدًا من المادة الصلبة في أي جزء من الكون، بما في ذلك الغبار النيزكي والمواد البينجمية التي يمكنها امتصاص ضوء النجوم وتشكيل السدم المظلمة في المجرات. توجد جزيئات غبار كروية يبلغ قطرها حوالي 0.05 ملم في بعض الرواسب البحرية؛ ويعتقد أن هذه هي بقايا تلك الـ 5000 طن من الغبار الكوني التي تسقط على الكرة الأرضية سنويًا.

يعتقد العلماء أن الغبار الكوني يتشكل ليس فقط من الاصطدامات وتدمير الأشياء الصغيرة المواد الصلبةولكن أيضًا بسبب سماكة الغاز بين النجوم. يتميز الغبار الكوني بأصله: الغبار بين المجرات، وبين النجوم، وبين الكواكب، وحول الكواكب (عادة في نظام حلقي).

تنشأ حبيبات الغبار الكوني بشكل رئيسي في الأجواء المتدفقة ببطء للنجوم القزمة الحمراء، وكذلك في العمليات الانفجارية على النجوم وفي القذف السريع للغاز من نوى المجرات. المصادر الأخرى للغبار الكوني هي السدم الكوكبية والنجمية الأولية، والأجواء النجمية، والسحب بين النجوم.

سحب كاملة من الغبار الكوني الموجودة في طبقة النجوم التي تتشكل درب التبانة، تمنعنا من مراقبة مجموعات النجوم البعيدة. مجموعة نجمية مثل الثريا مغمورة بالكامل في سحابة غبار. ألمع النجوم الموجودة في هذا العنقود تضيء الغبار، كما يضيء فانوس الضباب في الليل. الغبار الكوني لا يمكن أن يلمع إلا عن طريق الضوء المنعكس.

إن الأشعة الزرقاء للضوء التي تمر عبر الغبار الكوني تكون ضعيفة أكثر من الأشعة الحمراء، لذلك يبدو ضوء النجوم الذي يصل إلينا مصفرًا وحتى محمرًا. تظل مناطق بأكملها من الفضاء العالمي مغلقة أمام المراقبة على وجه التحديد بسبب الغبار الكوني.

يعتبر الغبار الموجود بين الكواكب، على الأقل في القرب النسبي من الأرض، مادة مدروسة جيدًا إلى حد ما. ملء كامل مساحة النظام الشمسي وتتركز في مستوى خط الاستواء، وقد ولد في معظمه نتيجة الاصطدامات العشوائية للكويكبات وتدمير المذنبات التي تقترب من الشمس. في الواقع، لا يختلف تكوين الغبار عن تكوين النيازك التي تسقط على الأرض: من المثير للاهتمام دراسته، ولا يزال هناك العديد من الاكتشافات التي يتعين القيام بها في هذا المجال، ولكن يبدو أنه لا يوجد شيء محدد دسيسة هنا. ولكن بفضل هذا الغبار بالذات، في الطقس الجيد في الغرب مباشرة بعد غروب الشمس أو في الشرق قبل شروق الشمس، يمكنك الاستمتاع بمخروط شاحب من الضوء فوق الأفق. هذا هو ما يسمى البروج - ضوء الشمس المبعثر بواسطة جزيئات الغبار الكوني الصغيرة.

الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو الغبار بين النجوم. ميزتها المميزة هي وجود قلب صلب وقشرة. يبدو أن النواة تتكون أساسًا من الكربون والسيليكون والمعادن. وتتكون القشرة بشكل رئيسي من عناصر غازية متجمدة على سطح النواة، متبلورة في ظروف “التجميد العميق” للفضاء بين النجوم، وهذا حوالي 10 كلفن والهيدروجين والأكسجين. ومع ذلك، هناك شوائب من الجزيئات فيه وأكثر تعقيدا. هذه هي الأمونيا والميثان وحتى الجزيئات العضوية متعددة الذرات التي تلتصق بذرة الغبار أو تتشكل على سطحها أثناء التجوال. بعض هذه المواد، بالطبع، تطير بعيدا عن سطحها، على سبيل المثال، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، ولكن هذه العملية قابلة للعكس - بعضها يطير بعيدا، والبعض الآخر يتجمد أو يتم تصنيعه.

إذا تشكلت المجرة، فمن أين يأتي الغبار - من حيث المبدأ، يفهم العلماء. وأهم مصادرها هي المستعرات والمستعرات الأعظمية، التي تفقد جزءًا من كتلتها، مما يؤدي إلى "إلقاء" قشرتها في الفضاء المحيط. بالإضافة إلى ذلك، يولد الغبار أيضًا في الغلاف الجوي المتوسع للعمالقة الحمراء، حيث يتم اجتياحه حرفيًا عن طريق الضغط الإشعاعي. يوجد في جوها البارد، وفقًا لمعايير النجوم، (حوالي 2.5 - 3 ألف كلفن) الكثير من الجزيئات المعقدة نسبيًا.
ولكن هنا لغز لم يتم حله بعد. لقد كان يُعتقد دائمًا أن الغبار هو نتاج تطور النجوم. بمعنى آخر، يجب أن تولد النجوم، وتوجد لبعض الوقت، وتتقدم في العمر، ولنقل، تنتج الغبار في انفجار المستعر الأعظم الأخير. من جاء أولا البيضة أم الدجاجة؟ الغبار الأول اللازم لولادة نجم، أو النجم الأول، الذي ولد لسبب ما دون مساعدة من الغبار، قد تقدم في السن، وانفجر، مكونًا الغبار الأول.
ماذا كان في البداية؟ ففي النهاية، عندما حدث الانفجار الكبير قبل 14 مليار سنة، لم يكن هناك سوى الهيدروجين والهيليوم في الكون، ولم يكن هناك أي عناصر أخرى! عندها بدأت المجرات الأولى، والسحب الضخمة، وفيها، تظهر النجوم الأولى، والتي كان عليها أن تقطع شوطا طويلا في الحياة. كان من المفترض أن تؤدي التفاعلات النووية الحرارية في قلب النجوم إلى "لحام" عناصر كيميائية أكثر تعقيدًا، وتحويل الهيدروجين والهيليوم إلى كربون ونيتروجين وأكسجين وما إلى ذلك، وبعد ذلك فقط كان على النجم أن يرميها كلها في الفضاء، أو ينفجر أو تدريجيًا إسقاط القشرة. ثم كان على هذه الكتلة أن تبرد وتبرد وتتحول أخيرًا إلى غبار. لكن بالفعل بعد ملياري سنة من الانفجار الكبير، كان هناك غبار في المجرات الأولى! وبمساعدة التلسكوبات تم اكتشافه في مجرات تبعد عنا 12 مليار سنة ضوئية. وفي الوقت نفسه، فإن 2 مليار سنة هي فترة قصيرة جدًا بالنسبة لدورة الحياة الكاملة للنجم: خلال هذا الوقت، ليس لدى معظم النجوم الوقت الكافي للتقدم في السن. من أين جاء الغبار في المجرة الشابة، إذا لم يكن هناك شيء سوى الهيدروجين والهيليوم، فهو لغزا.

وبالنظر إلى ذلك الوقت، ابتسم الأستاذ قليلا.

لكنك ستحاول كشف هذا اللغز في المنزل. دعونا نكتب المهمة.

العمل في المنزل.

1. حاول أن تفكر فيما ظهر أولاً، النجم الأول أم أنه لا يزال غباراً؟

مهمة إضافية.

1. تقرير عن أي نوع من الغبار (بين النجوم، بين الكواكب، حول الكواكب، بين المجرات)

2. التكوين. تخيل نفسك كعالم مكلف بدراسة الغبار الفضائي.

3. الصور.

محلي الصنع مهمة للطلاب:

1. لماذا هناك حاجة للغبار في الفضاء؟

مهمة إضافية.

1. الإبلاغ عن أي نوع من الغبار. يتذكر الطلاب السابقون في المدرسة القواعد.

2. التكوين. اختفاء الغبار الكوني.

3. الصور.