Skip to main content
European Commission logo print header

The quest to understand interstellar sulfur and metal chemistry through synergetic laboratory and radio telescope observations

Article Category

Article available in the following languages:

Nowe informacje na temat zachowania gwiezdnego pyłu

Połączenie innowacyjnych doświadczeń laboratoryjnych z obserwacjami astronomicznymi może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć skład chemiczny kosmosu.

Przemysł kosmiczny icon Przemysł kosmiczny

Galaktyki – między innymi nasza Droga Mleczna – często zawierają miliardy gwiazd. Pomiędzy tymi gwiazdami znajduje się ośrodek międzygwiazdowy, który zawiera materię złożoną między innymi z gazu i pyłu. „Materiał składający się na ośrodek międzygwiazdowy nie jest jednolity”, wyjaśnia Amanda Steber z Uniwersytetu w Valladolid w Hiszpanii, koordynatorka projektu AstroSsearch. „Różni się on pod względem temperatury i gęstości, w zależności od etapu ewolucji, na jakim znajduje się dana galaktyka”. Analiza składu chemicznego ośrodka międzygwiazdowego może mieć zatem kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia jego ewolucji. „To z kolei może pomóc naukowcom w odpowiedzi na kilka fundamentalnych pytań”, mówi Steber. „Możliwe, że nasiona życia zostały przyniesione na Ziemię właśnie z ośrodka międzygwiazdowego”.

Badanie ośrodka międzygwiazdowego

Kluczowym celem projektu AstroSsearch, który otrzymał wsparcie w ramach działań „Maria Skłodowska-Curie”, było opracowanie nowych technik laboratoryjnych umożliwiających dokładniejszą analizę kosmosu. „Wiemy, że ośrodek międzygwiazdowy obfituje w siarkę, a więc pierwiastek ważny dla istnienia życia”, podkreśla Steber. „Siarka może być jednak trudna w obróbce i badaniu”. Dlatego też uczona postanowiła znaleźć sposób, który umożliwi radioastronomom poszukiwanie danych astronomicznych dotyczących siarki w zgromadzonych przez nich zbiorach. Drugim związkiem chemicznym, na którym się skupiono, były wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). „Składają się one z węgla i wodoru”, dodaje Steber. „Przyjmuje się, że są one ważne dla procesów powstawania ziaren lodowych i katalizy z udziałem większych cząsteczek”. Jednak wykrycie ich w ośrodku międzygwiazdowym stanowi równie duże wyzwanie, jak w przypadku siarki.

Odtwarzanie galaktyk w laboratorium

Chcąc spróbować stworzyć cząsteczki, które można znaleźć w ośrodku międzygwiazdowym, Steber wykorzystała technikę zwaną szerokopasmową spektroskopią rotacyjną oraz dyszę odprowadzającą. Zamierzała ona stworzyć warunki umożliwiające zbadanie procesu powstawania trudnych do znalezienia związków, a następnie porównanie wyników z laboratorium z wynikami analiz astronomicznych. „Do naszych docelowych cząsteczek przyłożyliśmy bardzo dużo energii, chcąc je rozbić”, dodaje. „Następnie daliśmy cząsteczkom nieco czasu, aby weszły w kontakt z innymi cząsteczkami i uległy rekombinacji w sposób, który nie byłby możliwy w normalnych warunkach laboratoryjnych”. Po uzyskaniu nowych cząsteczek Steber zastosowała mikrofale do ich wzbudzenia. „Po wzbudzeniu cząsteczki emitują fotony, które zbieramy w laboratorium. Dzięki temu możemy określić »odcisk palca« – indywidualny ślad każdej ze stworzonych przez nas cząsteczek”. Ostatnim krokiem było porównanie tych wytworzonych w laboratorium indywidualnych śladów z analizami dotyczącymi ośrodka międzygwiazdowego. „Jeśli uda nam się dopasować te indywidualne ślady do danych z analiz astronomicznych, to na tej podstawie możemy stwierdzić, czy są to cząsteczki, które znajdują się w kosmosie”, zaznacza Steber.

Nowe związki i szereg doświadczeń

Sukces tej pionierskiej techniki laboratoryjnej umożliwił Steber i jej zespołowi wytwarzanie nowych związków i przeprowadzanie doświadczeń, które nie byłyby możliwe w tradycyjnych laboratoriach chemicznych. Następnym etapem prac może być modernizacja oprzyrządowania, jakim dysponuje laboratorium, co umożliwi przeprowadzanie pomiarów na wyższych częstotliwościach. Wówczas doświadczenia laboratoryjne prowadzone przez Steber mogłyby w jeszcze większym stopniu pokrywać się z obserwacjami astronomicznymi. „Kolejnym krokiem byłoby wykorzystanie zestawów danych z interferometrów – układu teleskopów, które dostarczają danych przestrzennych o położeniu cząsteczki w danym wycinku przestrzeni. W ten sposób można by wyodrębnić procesy chemiczne zachodzące w różnych obszarach przestrzeni kosmicznej”, podsumowuje.

Słowa kluczowe

AstroSsearch, galaktyki, Droga Mleczna, gwiazdy, przestrzeń kosmiczna, ośrodek międzygwiazdowy, ISM, spektroskopia

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania