ما هو اللون الذي يمتص جزيئات الغبار الفضائي بشكل أفضل؟ حل لغز غبار النجوم

الغبار الكوني، جسيمات صلبة بأحجام مميزة تتراوح من حوالي 0.001 ميكرومتر إلى حوالي 1 ميكرومتر (وربما يصل إلى 100 ميكرومتر أو أكثر في الوسط بين الكواكب وأقراص الكواكب 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 ذرة الغبار إلى طاقة حرارية، وعادة ما ينبعث الجسيم في منطقة ذات طول موجي أطول من الطيف مقارنة بالإشعاع الساقط. تساهم كلتا العمليتين في الانقراض - إضعاف إشعاع الأجرام السماوية بسبب الغبار الموجود على خط الرؤية بين الجسم والراصد.

تتم دراسة الأجسام الغبارية في كامل نطاق الموجات الكهرومغناطيسية تقريبًا - من الأشعة السينية إلى الموجات المليمترية. يبدو أن الإشعاع الكهربائي ثنائي القطب الصادر عن الجسيمات متناهية الصغر التي تدور بسرعة يسهم في بعض الشيء إشعاع الميكروويفعلى ترددات 10-60 جيجا هرتز. تلعب التجارب المعملية دورًا مهمًا حيث يتم قياس مؤشرات الانكسار، بالإضافة إلى أطياف الامتصاص ومصفوفات تشتت الجسيمات - نظائرها من حبيبات الغبار الكوني، ومحاكاة عمليات تكوين ونمو حبيبات الغبار المقاومة للحرارة في أجواء النجوم والكواكب الأولية. الأقراص، تدرس تكوين الجزيئات وتطور مكونات الغبار المتطاير في 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 (الغبار المحيط بالكواكب والمذنبات) وما وراء 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). ) وكذلك الأجسام البعيدة 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 تناثر موجات الصدمة الناتجة عن 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 المفارقة أن الغبار حول النجوم المتطورة (القديمة) يكون "جديدًا" (يتشكل حديثًا في غلافها الجوي)، أما حول النجوم الشابة فإن الغبار يكون قديمًا (يتطور كجزء من الوسط البينجمي). يُعتقد أن الغبار الكوني، الذي ربما كان موجودًا في المجرات البعيدة، قد تكثف أثناء قذف المواد من انفجارات المستعرات الأعظم الضخمة.

أشعل. انظر إلى الفن. الغبار بين النجوم.

المستعر الأعظم SN2010jl الصورة: NASA/STScI

لاحظ علماء الفلك لأول مرة في الوقت الحقيقي تشكل الغبار الكوني في المنطقة المجاورة مباشرة لمستعر أعظم، 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، يحدث 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 وتنمو جزيئات الغبار من المواد المقذوفة مسبقًا.
2. في المرحلة الثانية، بعد عدة مئات من الأيام من انفجار المستعر الأعظم، تتم إضافة المواد التي قذفها الانفجار نفسه و عملية متسارعةتشكيل الغبار.

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

الغبار الكوني

جزيئات المادة في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. يمكن رؤية تكاثف الكون الممتص للضوء بقع سوداءفي صور درب التبانة. توهين الضوء بسبب تأثير K. p. - ما يسمى. إن الامتصاص بين النجوم، أو الانقراض، ليس هو نفسه بالنسبة للموجات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال المختلفة λ ونتيجة لذلك لوحظ احمرار النجوم. في المنطقة المرئية، يتناسب الانقراض تقريبًا مع lect -1، في المنطقة القريبة من الأشعة فوق البنفسجية تكون مستقلة تقريبًا عن الطول الموجي، ولكن عند حوالي 1400 Å يوجد حد أقصى لامتصاص إضافي. معظم الانقراض يرجع إلى تشتت الضوء وليس امتصاصه. يأتي ذلك من ملاحظات السدم الانعكاسية التي تحتوي على جسيمات كونية، مرئية حول نجوم الفئة الطيفية B وبعض النجوم الأخرى الساطعة بدرجة كافية لإضاءة الغبار. وتبين مقارنة سطوع السدم والنجوم التي تنيرها أن بياض الغبار مرتفع. يؤدي الانقراض الملحوظ والبياض إلى استنتاج مفاده أن التركيب البلوري يتكون من جزيئات عازلة مع خليط من المعادن بحجم أقل بقليل من 1 ميكرومتر.ويمكن تفسير الحد الأقصى لانقراض الأشعة فوق البنفسجية من خلال وجود رقائق جرافيت داخل حبيبات الغبار يبلغ حجمها حوالي 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 المطول 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 الكهرباء. 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 متوسط ​​امتصاص الضوء في المستوى المجري - من 0.5 إلى عدة مقادير نجمية لكل 1 كيلو فرسخ فلكي في المنطقة المرئية من الطيف. وتشكل كتلة الغبار حوالي 1% من كتلة المادة بين النجوم. يتوزع الغبار، مثل الغاز، بشكل غير منتظم، مما يشكل سحبًا وتكوينات أكثر كثافة - الكريات. في الكريات، يعمل الغبار كعامل تبريد، حيث يحمي ضوء النجوم ويصدر في الأشعة تحت الحمراء الطاقة التي تتلقاها حبيبات الغبار من الاصطدامات غير المرنة مع ذرات الغاز. على سطح الغبار، تتحد الذرات لتشكل جزيئات: الغبار عامل محفز.

إس بي بيكيلنر.

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

انظر ما هو "الغبار الكوني" في القواميس الأخرى:

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

الغبار الكوني، جزيئات صغيرة جدًا من المادة الصلبة الموجودة في أي جزء من الكون، بما في ذلك غبار النيزك والمواد البينجمية، قادرة على 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 الكبيرة

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

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

ويتكون في الفضاء من جزيئات يتراوح حجمها من عدة 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- حالات كوسمينس دولكيس T sritis ecologija وaplinkotyra apibrėžtis Atmosferoje susidarančios meteorinės dulkės. السمات: الإنجليزية. الغبار الكوني vok. kosmischer ستوب، م روس. الغبار الكوني،... تنتهي البيئة البيئية بحياة جديدة

تتكثف الجسيمات إلى va في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. حسب الحديث وفقا للأفكار، K. p. يتكون من جزيئات قياسها تقريبا. 1 ميكرومتر مع قلب من الجرافيت أو السيليكات. في المجرة، يشكل الكون تكاثفات من السحب والكريات. المكالمات... ... علم الطبيعة. القاموس الموسوعي

جزيئات المادة المكثفة في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. تتكون من جسيمات حجمها حوالي 1 ميكرون جوهرها من الجرافيت أو السيليكات، تشكل في المجرة سحبًا تسبب إضعاف الضوء المنبعث من النجوم و... ... القاموس الفلكي

كتب

• أطفال عن الفضاء ورواد الفضاء، جي إن إلكين. يقدم هذا الكتاب عالم رائعفضاء. وسيجد الطفل على صفحاته إجابات على العديد من الأسئلة: ما هي النجوم، الثقوب السوداء، من أين تأتي المذنبات والكويكبات، ما هو...

من حيث الكتلة، تشكل جزيئات الغبار الصلبة جزءا ضئيلا 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 تكلف الميزانية السنوية لدولة صغيرة على أمل، وليس على ثقة راسخة، في استخراج وإعادة حفنة صغيرة من الغبار بين النجوم إلى الأرض؟

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.

يعتبر الغبار الموجود بين الكواكب، على الأقل في القرب النسبي من الأرض، مادة مدروسة جيدًا إلى حد ما. ملء كامل مساحة النظام الشمسي وتركيزه في مستوى خط الاستواء، وقد ولد إلى حد كبير نتيجة الاصطدامات العشوائية للكويكبات وتدمير المذنبات التي تقترب من الشمس. في الواقع، لا يختلف تكوين الغبار عن تكوين النيازك التي تسقط على الأرض: فمن 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.

الغبار بين النجوم أكثر إثارة للاهتمام. ميزتها المميزة هي وجود قلب صلب وقشرة. يبدو أن النواة تتكون أساسًا من الكربون والسيليكون والمعادن. وتتكون القشرة في الغالب من عناصر غازية مجمدة على سطح النواة، متبلورة تحت ظروف "التجميد العميق" للفضاء بين النجوم، وهذا حوالي 10 كلفن والهيدروجين والأكسجين. ومع ذلك، هناك شوائب من الجزيئات الأكثر تعقيدا. هذه هي الأمونيا والميثان وحتى الجزيئات العضوية متعددة الذرات التي تلتصق بذرة من 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، تم بالفعل العثور على ما يلي، بالطبع، ليس بالطرق الكيميائية، ولكن بالطرق الفيزيائية، أي الطيفية: الماء، وأكاسيد الكربون، والنيتروجين، والكبريت والسيليكون، وكلوريد الهيدروجين، الأمونيا والأسيتيلين والأحماض العضوية مثل الفورميك والخل 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" الجليد الخاص بك بداخله أشعة الشمسولا ينجح سوى عدد قليل من جزيئات الغبار بين النجوم، خاصة في الغلاف الجوي للأرض. تسخن الجسيمات الكبيرة أكثر من اللازم، ولا يمكن أن تنطفئ سرعتها الكونية بسرعة، و"تحترق" حبيبات الغبار. ومع ذلك، تنزلق الكائنات الصغيرة في الغلاف الجوي لسنوات، وتحافظ على جزء من الصدفة، ولكن هنا تبرز مشكلة العثور عليها والتعرف عليها.

هناك تفصيل آخر مثير 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 مثل هذه البقع من الغبار سيكون بمثابة نجاح كبير.

أين يوجد الغبار الكوني؟

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 بين المجرات، مليئة بالمادة، وتتدفق الجسيمات الأوليةوالإشعاع والمجالات المغناطيسية والكهربائية والجاذبية. كل ما يمكن لمسه، نسبياً، هو الغاز والغبار والبلازما، التي تبلغ مساهمتها في الكتلة الإجمالية للكون، وفقاً لتقديرات مختلفة، حوالي 12% فقط بمتوسط ​​كثافة حوالي 10-24 جم/سم3. 3 . يوجد معظم الغاز في الفضاء، بنسبة 99% تقريبًا. يتكون هذا بشكل أساسي من الهيدروجين (ما يصل إلى 77.4٪) والهيليوم (21٪)، ويمثل الباقي أقل من 2٪ من الكتلة. ثم هناك الغبار، وكتلته أقل بحوالي مائة مرة 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 الفضاء لكل ذرة 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 بشكل غير متساوٍ جدًا في الفضاء بين النجوم. تشكل معظم الغازات والغبار الموجود بين النجوم طبقة من الغبار الغازي بالقرب من مستوى تناظر قرص المجرة. 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 (16 × 160 سنة ضوئية) ويصل وزنها إلى عشرات الآلاف وحتى الملايين من كتل الشمس. ولكن داخل هذه السحب تتوزع المادة أيضًا بشكل غير منتظم. في الحجم الرئيسي للسحابة، ما يسمى بمعطف الفرو، المصنوع بشكل رئيسي من الهيدروجين الجزيئي، تبلغ كثافة الجزيئات حوالي 100 قطعة لكل 1 سم 3. وتصل في الكثافات داخل السحابة إلى عشرات الآلاف من الجزيئات في 1سم3، وفي نوى هذه الكثافات تصل عموماً إلى ملايين الجزيئات في 1سم3. إن هذا التوزيع غير المتكافئ للمادة في الكون هو الذي يدين بوجود النجوم والكواكب، وفي النهاية، بوجود أنفسنا. لأنه في السحب الجزيئية، الكثيفة والباردة نسبيا، تولد النجوم.

والأمر المثير للاهتمام هو أنه كلما زادت كثافة السحابة، زاد تنوع تركيبها. في هذه الحالة، هناك مراسلات بين كثافة ودرجة حرارة السحابة (أو أجزائها الفردية) وتلك المواد التي توجد 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 "إلقاء نظرة خاطفة" على جزء أو آخر منه . من ناحية أخرى، تتيح لنا البيانات المتعلقة بتكوين السحابة معرفة الكثير عن العمليات التي تحدث فيها.

بالإضافة إلى ذلك، في الفضاء بين النجوم، إذا حكمنا من خلال الأطياف، هناك مواد يكون وجودها في الظروف الأرضية مستحيلا بكل بساطة. هذه هي الأيونات والجذور. نشاطهم الكيميائي مرتفع جدًا لدرجة أنهم يتفاعلون على الأرض على الفور. 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 هو معروف، فإنها تبث موجات راديوية طولها 21 سم (ترددها 1420 ميجاهرتز)، بناءً على شدتها تم تحديد مقدارها الموجود في المجرة. وبالمناسبة، فهي ليست موزعة بشكل موحد في الفضاء بين النجوم. يصل تركيزه في سحب الهيدروجين الذري 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 تظهر المناطق ذات التركيز العالي من الغاز الساخن، والتي تبلغ درجة حرارتها حوالي 10000 كلفن، على شكل سحب مضيئة. وتسمى بالسدم الغازية الخفيفة.

وفي أي سديم، بكميات أكبر أو أقل، هناك غبار بين النجوم. على الرغم من حقيقة أن السدم تنقسم تقليديا إلى سدم غبارية وغازية، إلا أن هناك غبارا في كليهما. 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 ببساطة مثل البقع السوداء في السماء، ومن الأفضل ملاحظتها على خلفية مجرة ​​درب التبانة. ولكن في نطاقات أخرى من الموجات الكهرومغناطيسية، على سبيل المثال الأشعة تحت الحمراء، تكون مرئية بشكل جيد للغاية وتبين أن الصور غير عادية للغاية.

السدم عبارة عن مجموعات من الغاز والغبار معزولة في الفضاء ومقيدة بالجاذبية أو الضغط الخارجي. يمكن أن تتراوح كتلتها من 0.1 إلى 10000 كتلة شمسية، ويمكن أن يتراوح حجمها من 1 إلى 10 فرسخ فلكي.

في البداية، أثارت السدم غضب علماء الفلك. حتى منتصف القرن التاسع عشر، كان يُنظر إلى السدم المكتشفة على أنها مصدر إزعاج مزعج يمنع رصد النجوم والبحث عن مذنبات جديدة. وفي عام 1714، قام الإنجليزي إدموند هالي، واسمه المذنب الشهير، 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، الذي كان عاشقًا لعلم الفلك، وأخته وابنه مهتمين بالسدم. وبمراقبة السماء بمساعدة التلسكوبات التي صنعوها بأيديهم، تركوا وراءهم كتالوجًا من السدم وعناقيد النجوم يحتوي على معلومات حول 5079 جسمًا فضائيًا!

استنفدت عائلة هيرشل عمليا قدرات التلسكوبات البصرية في تلك السنوات. ومع ذلك، فإن اختراع التصوير الفوتوغرافي وأوقات التعرض الطويلة مكّن من العثور على الأجسام المضيئة بشكل خافت للغاية. وبعد ذلك بقليل، أتاحت الأساليب الطيفية للتحليل والملاحظات في نطاقات مختلفة من الموجات الكهرومغناطيسية في المستقبل ليس فقط اكتشاف العديد من السدم الجديدة، ولكن أيضًا تحديد بنيتها وخصائصها.

يظهر 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، لكن غباره يبعثر ضوء نجم لامع مجاور - فهو سديم انعكاسي.

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

ومع ذلك، فإن حبيبات الغبار قد لا تمتص ضوء النجوم بشكل كامل، ولكنها تبعثره جزئيًا فقط، وبشكل انتقائي. والحقيقة هي أن حجم جزيئات الغبار بين النجوم قريب من الطول الموجي للضوء الأزرق، لذلك يتم تشتيته وامتصاصه 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 نشوء النجوم بدقة، إذ لا يوجد سوى نماذج تشرح البيانات التجريبية بشكل أكثر أو أقل موثوقية. بالإضافة إلى ذلك، فإن مسارات تكوين النجوم وخصائصها ومصيرها المستقبلي متنوعة للغاية وتعتمد على العديد من العوامل. ومع ذلك، هناك مفهوم راسخ، أو بالأحرى، الفرضية الأكثر تطورا، وجوهرها، في معظمها المخطط العام، هو 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.

ويبدو أن هذا يحدث (في النسخة الأكثر بدائية، لنجم واحد). أولاً، تتكثف السحابة النجمية الأولية من الوسط النجمي، وقد يكون ذلك بسبب عدم استقرار الجاذبية، لكن الأسباب قد تكون مختلفة وليست واضحة تمامًا بعد. بطريقة أو بأخرى، تنقبض وتجذب المادة من المساحة المحيطة. وتزداد درجة الحرارة والضغط في مركزها حتى تبدأ الجزيئات الموجودة في مركز كرة الغاز المنهارة في التفكك إلى ذرات ثم إلى أيونات. تعمل هذه العملية على تبريد الغاز، وينخفض ​​الضغط داخل القلب بشكل حاد. ينقبض القلب، وتنتشر موجة الصدمة داخل السحابة، مما يؤدي إلى التخلص من طبقاتها الخارجية. يتم تشكيل نجم أولي يستمر في الانكماش تحت تأثير الجاذبية حتى تبدأ تفاعلات الاندماج النووي الحراري في مركزه - تحويل الهيدروجين إلى هيليوم. يستمر الضغط لبعض الوقت حتى تتم موازنة قوى ضغط الجاذبية مع قوى الغاز والضغط الإشعاعي.

ومن الواضح أن كتلة النجم الناتج تكون دائما أقل من كتلة السديم الذي "ولده". خلال هذه العملية، جزء من المادة، الذي لم يكن لديه وقت للسقوط على القلب، "يجرف" موجة الصدمة، ويتدفق الإشعاع والجسيمات ببساطة إلى الفضاء المحيط.

تتأثر عملية تكوين النجوم والأنظمة النجمية بعدة عوامل، بما في ذلك المجال المغناطيسي، الذي غالبًا ما يساهم في "تمزيق" السحابة النجمية الأولية إلى قسمين، ونادرا ما تكون ثلاث شظايا، يتم ضغط كل منها تحت تأثير الجاذبية إلى النجم الأولي الخاص به. هذه هي الطريقة، على سبيل المثال، تنشأ العديد من أنظمة النجوم المزدوجة - نجمان يدوران حولهما المركز العامالجماهير والتحرك في الفضاء ككل واحد.

مع تقدم عمر الوقود النووي، يحترق الوقود النووي الموجود داخل النجوم تدريجيًا، وكلما زاد حجم النجم، زادت سرعته. في هذه الحالة، يتم استبدال دورة تفاعلات الهيدروجين بدورة الهيليوم، ثم نتيجة تفاعلات الاندماج النووي، تتشكل تفاعلات أثقل بشكل متزايد العناصر الكيميائية، وصولاً إلى الحديد. في النهاية، فإن النواة، التي لم تعد تتلقى الطاقة من التفاعلات النووية الحرارية، يتناقص حجمها بشكل حاد، وتفقد استقرارها، ويبدو أن مادتها تسقط على نفسها. يحدث انفجار قوي، حيث 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 المستعر الأعظم. وفي النهاية، سيتحول النجم، حسب كتلته، إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود.

وربما هذا ما يحدث بالفعل. وعلى أية حال، فلا شك أن النجوم الشابة، أي الساخنة، وعناقيدها تكون أكثر عددا 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. أولاً، ما هو دور الغبار في عملية تكوين النجوم؟ وثانيا، من أين يأتي فعلا؟

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 البناءإذ يبدو أنه من الممكن تجاهل النجوم. ومع ذلك، في الواقع، فإن دورهم عظيم - فهم هم الذين يبردون الغاز الساخن بين النجوم، ويحولونه إلى تلك السحابة الكثيفة شديدة البرودة، والتي تتشكل منها النجوم بعد ذلك.

والحقيقة هي أن الغاز بين النجوم في حد ذاته لا يمكن أن يبرد. الهيكل الإلكتروني لذرة الهيدروجين يسمح لها بالتخلي عن الطاقة الزائدة، إن وجدت، عن طريق إصدار 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"، تلعب دورها 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 أشعة تحت الحمراء، بينما يبرد هو نفسه. وهكذا، من خلال امتصاص حرارة الجزيئات بين النجوم، يعمل الغبار كنوع من المبرد، مما يبرد سحابة الغاز. إنها ليست كبيرة في الكتلة - حوالي 1٪ من كتلة المادة السحابية بأكملها، ولكن هذا يكفي لإزالة الحرارة الزائدة على مدى ملايين السنين.

وعندما تنخفض درجة حرارة السحابة، ينخفض ​​الضغط أيضًا، وتتكاثف السحابة ويمكن أن تتولد منها النجوم. وبقايا المادة التي ولد منها النجم هي بدورها المادة الأولية لتكوين الكواكب. الآن يتضمن تكوينها بالفعل جزيئات الغبار، وفي أكثر. لأنه عند ولادته، يسخن النجم ويسرع كل الغاز المحيط به، بينما يبقى الغبار متطايرًا في مكان قريب. بعد كل شيء، فهو قادر على التبريد وينجذب إلى النجم الجديد أقوى بكثير من جزيئات الغاز الفردية. في النهاية، هناك سحابة غبار بالقرب من النجم حديث الولادة، وغاز غني بالغبار في محيطه.

وتولد هناك الكواكب الغازية مثل زحل وأورانوس ونبتون. حسنًا، تظهر الكواكب الصخرية بالقرب من النجم. بالنسبة لنا هو 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 حبيبات 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، و"تسقط" قشرتها في الفضاء المحيط بها. 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؟ بعد كل شيء، 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 بالخروج منها، سحب ضخمة، وفيها النجوم الأولى، التي كان عليها أن تقطع رحلة طويلة. مسار الحياة. يجب أن تؤدي التفاعلات النووية الحرارية في قلب النجوم إلى "طهي" عناصر كيميائية أكثر تعقيدًا، وتحويل الهيدروجين والهيليوم إلى كربون ونيتروجين وأكسجين وما إلى ذلك، وبعد ذلك يجب أن يلقي النجم بكل ذلك في الفضاء، وينفجر أو يتخلص تدريجيًا من طاقته. صدَفَة. 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! وباستخدام 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 جاء الغبار في المجرة الشابة، إذا لم يكن هناك شيء سوى الهيدروجين والهيليوم، فهو لغزا.

مفاعل قذى

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

والحقيقة هي أن سطح حبة الغبار يمكن أن يكون بمثابة مفاعل تتشكل فيه الجزيئات من الذرات وكمحفز لتفاعلات تركيبها. بعد كل شيء، احتمال وجود العديد من الذرات في وقت واحد عناصر مختلفةتتصادم عند نقطة واحدة، بل وتتفاعل مع بعضها البعض عند درجة حرارة أعلى بقليل من الصفر المطلق، منخفضة بشكل لا يمكن تصوره. لكن احتمال أن تصطدم حبة الغبار بالذرات أو الجزيئات المختلفة أثناء الطيران بالتتابع، خاصة داخل سحابة كثيفة باردة، مرتفع جدًا. في الواقع، هذا ما يحدث - هكذا تتشكل قشرة من حبيبات الغبار بين النجوم من الذرات والجزيئات المتجمدة الموجودة عليها.

على سطح صلب، تكون الذرات قريبة من بعضها البعض. تهاجر الذرات على طول سطح حبة الغبار بحثًا عن الموضع الأكثر ملاءمة للطاقة، وتلتقي الذرات، وتجد نفسها على مقربة من بعضها البعض، وتكون قادرة على التفاعل مع بعضها البعض. وبطبيعة الحال، ببطء شديد وفقا لدرجة حرارة جزيئات الغبار. يمكن لسطح الجسيمات، وخاصة تلك التي تحتوي على نواة معدنية، أن يظهر خصائص محفزة. يعرف الكيميائيون على الأرض جيدًا أن المحفزات الأكثر فعالية هي على وجه التحديد جزيئات لا يزيد حجمها عن جزء من الميكرون، حيث تتجمع الجزيئات، التي تكون في الظروف العادية "غير مبالية" تمامًا ببعضها البعض، ثم تتفاعل. على ما يبدو، هذه هي الطريقة التي يتشكل بها الهيدروجين الجزيئي: "تلتصق" ذراته بذرة من الغبار، ثم تطير مبتعدة عنه، ولكن في أزواج، على شكل جزيئات.

من المحتمل جدًا أن تكون جزيئات الغبار النجمي الصغيرة، التي احتفظت ببعض الجزيئات العضوية في أغلفةها، 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. لكن ما يتحدث لصالحه هو أن الحمض الأميني الجلايسين موجود في الغاز البارد وسحب الغبار. ربما هناك آخرون، كل ما في الأمر أن إمكانيات التلسكوبات لا تسمح باكتشافهم بعد.

البحث عن الغبار

يمكن بالطبع دراسة خصائص الغبار بين النجوم عن بعد باستخدام التلسكوبات والأدوات الأخرى الموجودة على الأرض أو على أقمارها الصناعية. ولكن من المغري أكثر بكثير التقاط جزيئات الغبار بين النجوم، ثم دراستها بالتفصيل، ومعرفة ليس من الناحية النظرية، ولكن عمليا، مما تتكون منه وكيف يتم تركيبها. 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 الناتجة إلى الأرض.

المحاولة الأولى لجلب عينات من الغبار بين النجوم، ومواد الوسط بين النجوم بشكل عام، تمت منذ عدة سنوات من قبل وكالة ناسا. تم تجهيز المركبة الفضائية بمصائد خاصة - مجمعات لجمع الغبار بين النجوم وجزيئات الرياح الكونية. لالتقاط جزيئات الغبار دون أن تفقد 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 ليتم فتحه 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 عن الغبار الموجود في المنطقة المجاورة مباشرة للمذنب Wild-2، الذي طار بالقرب من الأرض في فبراير الماضي. والآن ومع حاويات مملوءة بهذه الشحنة القيمة، تطير 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) حبيبات الغبار ذاتها التي تنبأوا بالفعل بتكوينها ونماذج بنيتها.

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 أن أمضت 1127 يوما في الفضاء الخارجي، قطعت خلالها حوالي 32 مليون كيلومتر، عادت السفينة وأسقطت كبسولة تحتوي على العينات الناتجة - مصائد بالأيونات وجزيئات الرياح الشمسية - إلى الأرض. للأسف، حدث سوء الحظ - لم تفتح المظلة، وضربت الكبسولة الأرض بكل قوتها. وتحطمت. وبطبيعة الحال، تم جمع الحطام ودراسته بعناية. ومع ذلك، في مارس 2005، في مؤتمر في هيوستن، قال المشارك في البرنامج دون بارنيتي إن أربعة مجمعات تحتوي على جزيئات الرياح الشمسية لم تتضرر، وأن محتوياتها، 0.4 ملجم من الرياح الشمسية الملتقطة، كانت قيد الدراسة بنشاط من قبل العلماء 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، لكنها ستكون "محشوة" بمجموعة واسعة من المعدات، بما في ذلك تحليل عينات الغبار بين النجوم. إذا سارت الأمور على ما يرام، فسيتم أخيرًا التقاط حبيبات 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، وكتلتها تعادل 100 ألف شمس، ودرجة حرارتها 50 كلفن، وكثافتها 102 جسيم/سم3. يوجد داخل هذه السحابة تكاثفات واسعة النطاق - سدم غازية وغبار منتشرة (1 × 10 قطعة، 10000 شمس، 20 كلفن، 10 3 جسيمات/سم 3) وتكثفات صغيرة - سدم غازية وغبار (حتى قطعة واحدة، 100 × 1000 شمس، 20 ك، 10 4 جسيمات/سم3). يوجد داخل الأخير على وجه التحديد كتل من الكريات بحجم 0.1 قطعة، وكتلة 1 × 10 شمس وكثافة 10 × 10 6 جسيمات / سم 3، حيث تتشكل النجوم الجديدة

2. ولادة نجم داخل سحابة من الغاز والغبار

3. ويعمل النجم الجديد بإشعاعه ورياحه النجمية على تشتيت الغاز المحيط به بعيدا عن نفسه

4. نجم شاب يخرج إلى الفضاء النظيف والخالي من الغازات والغبار، دافعًا السديم الذي ولده جانبًا

مراحل التطور "الجنينية" لنجم كتلته تساوي كتلة الشمس

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

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

7. في هذه المرحلة، ينكمش القلب بدرجة 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 2×10 5 كلفن، وعند سطحه 3×10 3 كلفن

9. المرحلة الأخيرة من مرحلة ما قبل التطور للنجم 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 النوع الذي يتراكم في غرفتك، بل عن الغبار الكوني. ما هذا؟

الغبار الكوني هو توجد جزيئات صغيرة جدًا من المادة الصلبة في أي مكان في الكون، بما في ذلك غبار النيزك 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 5000 طن من الغبار الكوني الذي يسقط على الكرة الأرضية كل عام.

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

تنشأ حبيبات الغبار الكوني بشكل رئيسي في الغلاف الجوي للنجوم التي تنتهي ببطء - الأقزام الحمراء، وكذلك أثناء العمليات الانفجارية على النجوم والطرد العنيف للغاز من قلب المجرات. وتشمل المصادر الأخرى للغبار الكوني السدم الكوكبية والنجمية الأولية، والأجواء النجمية، والسحب بين النجوم.

سحب كاملة من الغبار الكوني تقع في طبقة النجوم التي تتشكل درب التبانة، تمنعنا من مراقبة مجموعات النجوم البعيدة. مجموعة نجمية مثل الثريا مغمورة بالكامل في سحابة غبار. ألمع النجوم 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 أو حتى محمرًا. تظل مناطق بأكملها من الفضاء العالمي مغلقة أمام المراقبة على وجه التحديد بسبب الغبار الكوني.

الغبار بين الكواكب، على الأقل في القرب النسبي من الأرض، هو مادة مدروسة إلى حد ما. ملء كامل مساحة النظام الشمسي وتركيزه في مستوى خط الاستواء، وقد ولد إلى حد كبير نتيجة الاصطدامات العشوائية للكويكبات وتدمير المذنبات التي تقترب من الشمس. في الواقع، لا يختلف تكوين الغبار عن تكوين النيازك التي تسقط على الأرض: فمن 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 بالضوء البروجي - ضوء الشمس المبعثر بواسطة جزيئات الغبار الكوني الصغيرة.

الغبار بين النجوم أكثر إثارة للاهتمام. ميزتها المميزة هي وجود قلب صلب وقشرة. يبدو أن النواة تتكون أساسًا من الكربون والسيليكون والمعادن. وتتكون القشرة بشكل رئيسي من عناصر غازية مجمدة على سطح النواة، متبلورة تحت ظروف "التجميد العميق" للفضاء بين النجوم، وهذا حوالي 10 كلفن والهيدروجين والأكسجين. ومع ذلك، هناك شوائب من الجزيئات الأكثر تعقيدا. هذه هي الأمونيا والميثان وحتى الجزيئات العضوية متعددة الذرات التي تلتصق بذرة من 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 مجرة، فإن مصدر الغبار فيها يكون واضحًا للعلماء من حيث المبدأ. 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. ولكن ما 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؟ بعد كل شيء، 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 في الخروج منها، سحب ضخمة، وفيها النجوم الأولى، التي كان عليها أن تمر بمسار حياة طويل. يجب أن تؤدي التفاعلات النووية الحرارية في قلب النجوم إلى "طهي" عناصر كيميائية أكثر تعقيدًا، وتحويل الهيدروجين والهيليوم إلى كربون ونيتروجين وأكسجين وما إلى ذلك، وبعد ذلك يجب أن يلقي النجم بكل ذلك في الفضاء، وينفجر أو يتخلص تدريجيًا من طاقته. صدَفَة. 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! وباستخدام 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 العمر. 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 حل هذا اللغز في المنزل. دعونا نكتب المهمة.

العمل في المنزل.

1. حاول تخمين ما الذي جاء أولاً، النجم الأول أم الغبار؟

مهمة إضافية.

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

2. مقال. تخيل نفسك كعالم مكلف بدراسة الغبار الكوني.

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. مقال. اختفاء الغبار الكوني.

3. الصور.