Tozun, çoğu yıldızlardan fırlatılan yıldızların ve yaşamın kimyasal evriminin anahtarı olduğu keşfedildi.
Kozmik toz, yıldızların, gezegenlerin ve yaşamın kimyasal evriminin anahtarıdır, ancak bileşimi çok net değildir ve analiz için numuneler toplanamaz. Göktaşlarında ve kuyruklu yıldız tozunda gezegenler arası toz şeklinde Dünya'ya gelen birkaç örnek var, ancak bunların karmaşık geçmişi, temsilci olmayabilecekleri anlamına geliyor. Bu nedenle, kozmik tozun özelliklerini incelemenin ana yöntemleri astronomik gözlemler ve maddeyi simüle eden laboratuvar deneyleridir. Kozmik toz, kabaca, her ikisi de ölmekte olan yıldızlardan fırlatılan kurum benzeri karbon parçacıklarına ve daha bol refrakter silikat parçacıklarına bölünmüştür.
Gözlemler bize kırmızı dev yıldızların etrafındaki tozda hem amorf silikat hem de kristal silikat bulunduğunu söylüyor. Ancak yıldızlararası ortamda (ISM) yalnızca amorf silikatlar vardır. Astronomy and Astrophysics dergisinde yayınlanan bir çalışmada, Dr. Stephen Thompson liderliğindeki bir grup elmas araştırmacısı, mikrodalgayla kurutmanın amorf Mg-Fe silikat üretmek için ucuz ve kolay bir şekilde kullanılabileceğini kanıtladı. Daha sonra kristalizasyon, yerinde termal tavlama ile incelendi ve sonuçlar, protoplanet diskteki toz partiküllerini simüle etmenin arka planında değerlendirildi. Toz, oluşan en erken katı maddedir ve kozmik toz üzerinde çalışmak astrofizikte çok aktif bir alandır.
Dünyadaki kozmik toz oluşum koşullarını doğru bir şekilde kopyalayamayız ve laboratuvarda yıldızların çevresinde ve yıldızlararası ortamda gözlemlenen tüm tozu simüle edebilecek benzer toz örnekleri üretmenin bir yolu da yok. Ancak, bu örnekleri oluşturup karakterize ederek ve bunları astronomik verilerle karşılaştırarak, benzerlikler ve farklılıklar bulmak, kozmik benzerlerin oluşumu, bileşimi ve evrimine ilişkin anlayışı artırmıştır. Bunların arasında sol-jel yöntemi, küçük moleküllerden katı maddeler hazırlamak için kimyasal bir yöntemdir. Sol-jelin kıvamı bir el kremi ile benzerdir ve bir toz örneği oluşturmak için kurutulması gerekir.
Havayla kurutma yaklaşık 24 saat sürer ve bu, birden fazla numune üretmek isteyen araştırmacılar için çok zaman alır. Toz benzeri numunelerin üretilmesindeki bir diğer zorluk, yeryüzünde uzayda görülemeyen genellikle pas (demir oksit) oluşturan demirin dahil edilmesidir. Demirin kanıtı yıldızlarda ve gezegenlerde görülmesine rağmen yıldızlararası ortamda görülmez Bu "demir eksikliği" problemidir.Olası bir açıklama nanopartiküllerdeki demirin çok küçük olmasıdır. Diğer bir neden ise, demirin silikat minerallerinde "kilitli" olması ve miktarın tozun spektral özelliklerini etkileyemeyecek kadar küçük (% 10'dan az) olmasıdır.
Demiri silikat yapısına dahil etmek için sol-jelin kullanımı özel kurutma koşulları gerektirir ve araştırma ekibi daha önce bir vakumlu kurutma işlemi geliştirdi. Ancak, bu araştırma çalışmasının baştan sona tamamlanması birkaç gün sürecektir. Bu nedenle araştırmacılar, simüle edilmiş örneklerin üretimini hızlandırmanın ve demir içeren silikat tozu üretmek için hazır yöntemleri kullanmanın mümkün olup olmadığını araştırdılar. Araştırma ekibi, demir içeren ve demir içermeyen mikrodalga xerojelleri inceledi ve özelliklerini incelemek için ışın hattı I11 üzerinde X-ışını toz kırınımı ve toplam X-ışını saçılması, I22 üzerinde küçük açılı X-ışını saçılımı ve orta kızılötesi FTIR spektroskopisi kullandı.
Mikrodalga ile kurutulmuş numune, aynı jelden üretilen numune ile karşılaştırılmış, ancak geleneksel bir havalı fırın ve vakumlu fırın kullanılarak geleneksel olarak kurutulmuştur. Araştırma sonuçları, bunun simüle edilmiş toz örnekleri yapmak için mükemmel, hızlı, basit ve ucuz bir yöntem olduğunu göstermektedir. Araştırma ekibi, başka yerlerde laboratuvar fizikçileri tarafından da benimsenebileceğini umuyor, ancak örneğin nano yapılı malzemeler üretme aracı olarak endüstriyel uygulamalara da sahip olabilir. Bu araştırmanın bir sonraki aşaması, ısıtıldığında amorf numunelere ne olduğunu incelemektir. Gözlemler, eski yıldızların amorf silikat minerallerini çıkardıklarını gösterdi. Yıldızlararası ortama girdiklerinde, sonunda yıldız oluşum bölgesine girecekler ve ön-gezegen diskinde birikecekler.
Bu, genç yıldızların etrafında dönen yoğun gaz ve toz diskidir. Öngezegensel diskte toz parçacıkları ısıtılır ve sonunda tanımlanabilir minerallere kristalize edilir. Bu nedenle, ilk gezegensel disk, yıldızların doğuşu ile gezegen oluşumu arasındaki evrim aşamasını temsil eder. Öngezegensel disk yıldıza yaklaştıkça ısınır, bu nedenle bu minerallerin kristalize olduğu sıcaklığı bilmek bize diskte nerede olacaklarını ve orada ne kadar süredir bulunduklarını söyleyebilir. Silikat minerallerine eklenen az miktarda demirin bile kristalizasyon sıcaklıklarını büyük ölçüde artıracağı bulundu. Aslında, tüm diskin çoğu alanında, demir içeren herhangi bir silikat amorf olarak kalacaktır.
Bu, minerallerin çoğunun magnezyum açısından zengin olduğu gökbilimciler tarafından yapılan gözlemlerle uyumludur. Demir içermeyen silikatta az miktarda kristalitin (yüksek sıcaklıkta bir silika minerali) oluştuğu da bulundu. Benzer şekilde, öngezegen diskinde az miktarda SiO2 de gözlendi ve daha da önemlisi, yıldız tozu örneği dönüş görevi sırasında bulunan erken güneş sistemi kuyruklu yıldız malzemesinde de SiO2 bulundu. Güneş sisteminde oluşacak ilk asteroit olan kuyruklu yıldızlar, uzun zamandır güneş sistemimizin oluşumundan arta kalan maddi rezervuar olarak kabul ediliyordu. Bu süreç güneşin ilk gezegensel diskiyle başlamalıydı.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Elmas Işık Kaynağı
Referans periyodik "Astronomy and Astrophysics"
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 201834691
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
