Nowe informacje na temat zachowania gwiezdnego pyłu
Galaktyki – między innymi nasza Droga Mleczna – często zawierają miliardy gwiazd. Pomiędzy tymi gwiazdami znajduje się ośrodek międzygwiazdowy(odnośnik otworzy się w nowym oknie), 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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.
