Odkrycie pierwszych międzygwiazdowych cząstek

Siedem rzadkich, mikroskopijnych cząstek pyłu międzygwiazdowego datowanego na same początki Układu Słonecznego znalazło się wśród próbek zebranych przez naukowców, którzy badali ładunek przywieziony na Ziemię w roku 2006 przez sondę kosmiczną NASA - Stardust. W przypadku potwierdzenia tego doniesienia cząstki te będą pierwszymi próbkami współczesnego pyłu międzygwiazdowego.

Naukowcy zajmowali się przeczesywaniem przywiezionego na Ziemię aerożelu od czasu powrotu sondy. Te siedem odkrytych cząstek pochodzi najprawdopodobniej z poza naszego układu, mogły one też powstać w eksplozji supernowej wiele milionów lat temu i zmienić się potem na skutek ekspozycji na ekstremalne warunki środowiskowe. Zdaniem naukowców są to najbardziej trudne do zbadania cząstki, jakie kiedykolwiek trafiły do naszych laboratoriów, a wyniki dotychczasowych prac nad nimi są imponujące.

Misja Stardust rozpoczęła się w 1999 roku, sonda wróciła na Ziemię 15 stycznia 2006 roku, docierając do ośrodka Utah Test and Training Range, 130 km na zachód od Salt Lake City. Pojemnik zbiorczy o nazwie Stardust Sample Return Canister został następnie przetransportowany do Johnson, gdzie kolektory były przechowywane w celu przeprowadzenia badań naukowych. Wewnątrz pojemnika znajduje się zasobnik zawierający złapane w Kosmosie cząstki, zawieszone w aerożelu krzemionkowym. Zebrano je, gdy sonda przeleciała w odległości około ciągu 240 km od komety (styczeń 2004). Po przeciwnej stronie zasobnika znalazły się z kolei międzygwiezdne cząsteczki pyłu zebrane przez sondę podczas jej siedmioletniej podróży przez przestrzeń kosmiczną.

Naukowcy ostrzegają, że przed ostatecznym werdyktem na temat natury zebranych cząstek mogących pochodzić z przestrzeni międzygwiezdnej trzeba jeszcze wykonać dodatkowe badania. Ale jeśli doniesienia okażą się prawdziwe, cząstki te mogą pomóc wyjaśnić pochodzenie i mechanizmy ewolucji pyłu międzygwiazdowego. Cząstki te są znacznie bardziej zróżnicowane pod względem składu chemicznego i struktury niż oczekiwano. Mniejsze z nich różnią się znacznie od tych większych, a oba te typy wydają się mieć różne historie. Wiele dużych cząstek można opisać jako „puszyste”, nieco podobne do płatka śniegu.

Dwie z cząstek o długości zaledwie 2 mikrometrów zostały odkryte przez grupę naukowców w ramach pewnej „inicjatywy obywatelskiej” zainicjowanej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Wolontariusze zeskanowali ponad milion obrazów, co okazało się bardzo przydatne w tym kosmicznym poszukiwaniu igły w stogu siana. Trzeci ze śladów, odtwarzający kierunek ruchu wiatru gwiazdowego podczas przelotu sondy, najprawdopodobniej musiał zostać pozostawiony przez cząsteczkę poruszającą się tak szybko – z prędkością ponad15 km/s — że aż wyparowała. Woluntariusze zdołali powiązać te ślady z innymi śladami 29 cząstek, które musiały zostać zrzucone z sondy do jej kolektorów.

Cztery kolejne cząstki znaleziono w folii aluminiowej pomiędzy płytkami kolektora. Choć folia ta nie była pierwotnie przeznaczona na powierzchnię zbierającą pył, międzynarodowy zespół naukowcy kierowany przez fizyka Rhonda Strouda z Naval Research Laboratory przeszukał ją i znalazł cztery zagłębienia wyłożone materiałem składającym się z pierwiastków pasujących do profilu pyłu międzygwiazdowego. Trzy z tych czterech cząstek, o rozmiarach kilku dziesiątych części mikrometra, zawierały związki siarki, jakie niektórzy astronomowie uważają za nigdy nie występujące w takim pyle. Zespół planuje kontynuować dokładne badania pozostałych 95 procent folii i ewentualnie znaleźć wystarczające ilości nowych cząstek, mogące przyczynić się do lepszego zrozumienia różnorodności i pochodzenia pyłu międzygwiazdowego.

Pył tego typu produkują przede wszystkim supernowe, czerwone olbrzymy i inne silnie wyewoluowane gwiazdy. To one również generują pierwiastki ciężkie, w tym węgiel, azot i tlen niezbędny do życia. Dwie z nowo odkrytych cząstek, które nazwano Orion i Hylabrook, przejdą dalsze badania w celu ustalenia zawartości izotopów tlenu w ich składzie. Jeśli zostałyby one znalezione, będzie to jeszcze silniejszy dowód na „pozasłoneczne” pochodzenie zebranych cząstek pyłu.

Więcej na ten temat: Frank, David; Zolensky, Michael E. i Le, Loan, Olivine in terminal particles of Stardust aerogel tracks and analogous grains in chondrite matrix

Westphal, Andrew et al., Final reports of the Stardust Interstellar Preliminary Examination.