Команда учёных из Ames Research Center NASA успешно воссоздала в лабораторных условиях процессы, которые происходят в атмосфере гигантской красной звезды и приводят к образованию межзвездной пыли, из которой формируются планеты. Используя специализированное средство, известное как Cosmic Simulation Chamber (COSmIC), которое было разработано и построено инженерами Ames Research Center, учёные теперь могут создавать «зерна» межзвездной пыли, формирующиеся во внешних слоях умирающих звезд. Исследователи намерены использовать пыль в качестве «улик», позволяющих лучше понять состав и эволюцию Вселенной.
«Зерна» пыли, которые формируются вокруг умирающих звезд, по завершению эволюционного цикла попадают в межзвездное пространство, где принимают участи в формировании планет. Следует отметить, что именно такого рода пыль является ключевым «компонентом» эволюции Вселенной. Учёные обнаружили, что материалы, которыми представлены «строительные блоки» Вселенной, являются более сложными, нежели ранее считалось.
По словам Farid Salama из Ames Research Center, который руководил проектом, суровые условия космического пространства крайне сложно воссоздать в лабораторных условиях, что является серьёзной преградой на пути к более точной интерпретации и анализу космических наблюдений. Используя COSmIC, учёные могут приблизится к ответам на вопросы о составе и эволюции Вселенной, отмечает Salama.
В прошлом невозможность воссоздания космических условий в газообразном состоянии не позволяла учёным идентифицировать неизвестные ранее вещества. Ввиду того, что космические условия существенно отличаются от земных, чрезвычайно сложно определять природу и строение внеземных материалов. Благодаря COSmIC, исследователи могут весьма успешно моделировать космическую среду газообразной фазы, подобную межзвездным облакам, оболочкам звезд и атмосферам планет. Этого удается добиться за счет использования холодной струи аргона, отобранного с углеводородами, который охлаждает молекулы до температур космического пространства.
COSmIC объединяет множество современных приборов, что и позволяет воссоздавать в лабораторных условиях аналог космического пространства, а это крайне важно для моделирования планетарных и межзвездных материалов. В самом сердце COSmIC находится камера. Именно она воссоздает экстремальные условия, царящие в пространстве, где межзвёздные молекулы и ионы парят в вакууме при плотностях, которые в миллиард раз превышают плотность атмосферы Земли. Как правило, температура межзвездного космического пространства не превышает 270 по Фаренгейту, к тому же она наполнена видимой и ультрафиолетовой радиацией, исходящей от звезд.
По словам Cesar Contreras из Bay Area Environmental Research (BAER) Institute, который является научным сотрудником Ames Research Center, используя COSmIC, учёные могут воссоздавать в лабораторных условиях процесс формирования «зёрен» углерода, присутствующих в окружении звезд, для того, чтобы больше узнать о структуре, распределении и размерах «зёрен» межзвездной пыли.
Команда начала с небольших молекул углеводородов, которые были подвержены воздействию холодной струи и электрическому заряду в COSmIC. Они обнаружили и охарактеризовали большие молекулы, которые образуются в газовой фазе из меньших молекул. Затем были отобраны некоторые твердые зерна, образовавшиеся уже из сложных молекул и. Именно их снимки и удалось получить посредством Scanning Electron Microscope (SEM).
По словам Ella Sciamma-O’Brien из BAER Institute, в ходе экспериментов в COSmIC учёные имеют возможность сформировать и обнаружить наночастицы, размером до 10 нм, а также изучить их структуру посредством SEM.
Эти результаты имеют важное значение не только для межзвездной астрофизики, но и для планетарной науки.
