POUSSIÈRE COSMIQUE, particules solides avec des tailles caractéristiques d'environ 0,001 µm à environ 1 µm (et éventuellement jusqu'à 100 µm ou plus dans le milieu interplanétaire et les disques protoplanétaires) trouvées dans presque tous les objets astronomiques du système solaire au très galaxies lointaines et les quasars. Les caractéristiques des poussières (concentration des particules, composition chimique, taille des particules, etc.) varient considérablement d'un objet à l'autre, même pour des objets du même type. La poussière cosmique diffuse et absorbe le rayonnement incident. Le rayonnement diffusé de même longueur d'onde que le rayonnement incident se propage dans toutes les directions. Le rayonnement absorbé par le grain de poussière est transformé en énergie thermique et la particule rayonne généralement dans une région de longueur d'onde plus longue du spectre par rapport au rayonnement incident. Les deux processus contribuent à l'extinction - l'atténuation du rayonnement des corps célestes par la poussière située sur la ligne de visée entre l'objet et l'observateur.

Les objets de poussière sont explorés dans presque toute la gamme ondes électromagnétiques- du rayon X au millimètre. Le rayonnement dipolaire électrique des particules ultrafines en rotation rapide semble apporter une certaine contribution au rayonnement micro-onde à des fréquences de 10 à 60 GHz. Rôle important jouer à des expériences de laboratoire dans lesquelles ils mesurent les indices de réfraction, ainsi que les spectres d'absorption et les matrices de diffusion des particules - analogues des grains de poussière cosmiques, simulent les processus de formation et de croissance des grains de poussière réfractaires dans les atmosphères des étoiles et des disques protoplanétaires, étudient la formation de molécules et l'évolution des composants volatils de la poussière dans des conditions similaires à celles existant dans les nuages ​​interstellaires sombres.

Les poussières cosmiques, qui se trouvent dans diverses conditions physiques, sont directement étudiées dans la composition des météorites tombées à la surface de la Terre, dans les couches supérieures de l'atmosphère terrestre (poussières interplanétaires et restes de petites comètes), lors des vols spatiaux vers les planètes, astéroïdes et comètes (à proximité des poussières planétaires et cométaires) et au-delà des limites de l'héliosphère (poussières interstellaires). Observations terrestres et spatiales à distance poussière spatiale couvrir le Système solaire (poussières interplanétaires, circumplanétaires et cométaires, poussières proches du Soleil), le milieu interstellaire de notre Galaxie (poussières interstellaires, circumstellaires et nébuleuses) et d'autres galaxies (poussières extragalactiques), ainsi que des objets très lointains (poussières cosmologiques) .

Les poussières cosmiques sont principalement constituées de substances carbonées (carbone amorphe, graphite) et de silicates de magnésium et de fer (olivines, pyroxènes). Ils se condensent et croissent dans les atmosphères des étoiles des classes spectrales tardives et dans les nébuleuses protoplanétaires, puis sont éjectés dans le milieu interstellaire par la pression de radiation. Dans les nuages ​​interstellaires, en particulier les plus denses, les particules réfractaires continuent de croître en raison de l'accrétion d'atomes de gaz, ainsi que lorsque les particules entrent en collision et se collent (coagulation). Cela conduit à l'apparition de coquilles de substances volatiles (principalement de la glace) et à la formation de particules d'agrégats poreux. La destruction des grains de poussière se produit à la suite de la dispersion des ondes de choc résultant des explosions de supernova ou de l'évaporation lors du processus de formation d'étoiles qui a commencé dans le nuage. La poussière restante continue d'évoluer près de l'étoile formée et se manifeste plus tard sous la forme d'un nuage de poussière interplanétaire ou de noyaux cométaires. Paradoxalement, la poussière autour des étoiles évoluées (vieilles) est « fraîche » (récemment formée dans leur atmosphère), et autour des étoiles jeunes, elle est ancienne (évoluée dans le cadre du milieu interstellaire). On suppose que la poussière cosmologique, existant peut-être dans des galaxies lointaines, s'est condensée dans les éjectas de matière après les explosions de supernovae massives.

Allumé. voir à st. Poussière interstellaire.

Des scientifiques de l'Université d'Hawaï ont fait une découverte sensationnelle - poussière cosmique contient matière organique , y compris l'eau, ce qui confirme la possibilité de transférer diverses formes de vie d'une galaxie à une autre. Les comètes et les astéroïdes qui sillonnent l'espace apportent régulièrement des masses de poussière d'étoiles dans l'atmosphère des planètes. Ainsi, la poussière interstellaire agit comme une sorte de "transport" qui peut livrer de l'eau avec de la matière organique à la Terre et aux autres planètes du système solaire. Peut-être qu'une fois, le flux de poussière cosmique a conduit à l'émergence de la vie sur Terre. Il est possible que la vie sur Mars, dont l'existence suscite de nombreuses controverses dans les milieux scientifiques, ait surgi de la même manière.

Le mécanisme de formation de l'eau dans la structure de la poussière cosmique

Au cours du processus de déplacement dans l'espace, la surface des particules de poussière interstellaires est irradiée, ce qui conduit à la formation de composés aqueux. Ce mécanisme peut être décrit plus en détail comme suit : les ions hydrogène présents dans les flux de vortex solaires bombardent la coque des particules de poussière cosmiques, éliminant les atomes individuels de la structure cristalline d'un minéral silicaté, le principal matériau de construction des objets intergalactiques. À la suite de ce processus, de l'oxygène est libéré, qui réagit avec l'hydrogène. Ainsi, des molécules d'eau contenant des inclusions de substances organiques se forment.

En entrant en collision avec la surface de la planète, astéroïdes, météorites et comètes amènent à sa surface un mélange d'eau et de matière organique.

Quoi poussière cosmique- un compagnon des astéroïdes, des météorites et des comètes, transporte des molécules de composés carbonés organiques, c'était connu auparavant. Mais le fait que la poussière d'étoile transporte aussi de l'eau n'a pas été prouvé. Ce n'est que maintenant que des scientifiques américains ont découvert pour la première fois que matière organique transportés par des particules de poussière interstellaires avec des molécules d'eau.

Comment l'eau est-elle arrivée sur la lune ?

La découverte de scientifiques américains pourrait aider à lever le voile du mystère sur le mécanisme de formation d'étranges formations de glace. Malgré le fait que la surface de la Lune soit complètement déshydratée, un composé OH a été trouvé sur sa face d'ombre à l'aide d'un sondage. Cette trouvaille témoigne en faveur de la possible présence d'eau dans les entrailles de la Lune.

L'autre face de la Lune est entièrement recouverte de glace. C'est peut-être avec la poussière cosmique que les molécules d'eau ont frappé sa surface il y a plusieurs milliards d'années.

Depuis l'ère des rovers lunaires Apollo dans l'exploration de la lune, lorsque des échantillons de sol lunaire ont été livrés sur Terre, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que vent ensoleillé provoque des changements dans composition chimique poussière d'étoiles qui recouvre la surface des planètes. La possibilité de la formation de molécules d'eau dans l'épaisseur de la poussière cosmique sur la Lune était encore débattue à l'époque, mais les méthodes de recherche analytique disponibles à l'époque n'étaient pas en mesure de prouver ou d'infirmer cette hypothèse.

Poussière spatiale - porteuse de formes de vie

En raison du fait que l'eau se forme dans un très petit volume et est localisée dans une fine coquille à la surface poussière spatiale, ce n'est que maintenant qu'il est devenu possible de le voir au microscope électronique haute résolution. Les scientifiques pensent qu'un mécanisme similaire pour le mouvement de l'eau avec des molécules de composés organiques est possible dans d'autres galaxies, où il tourne autour de l'étoile "mère". Dans leurs études ultérieures, les scientifiques ont l'intention d'identifier plus en détail quels inorganiques et matière organiqueà base de carbone sont présents dans la structure des poussières d'étoiles.

Intéressant à savoir ! Une exoplanète est une planète située en dehors du système solaire et qui tourne autour d'une étoile. Sur le ce moment Environ 1000 exoplanètes ont été découvertes visuellement dans notre galaxie, formant environ 800 systèmes planétaires. Cependant, les méthodes de détection indirecte indiquent l'existence de 100 milliards d'exoplanètes, dont 5 à 10 milliards ont des paramètres similaires à la Terre, c'est-à-dire qu'elles le sont. Une contribution significative à la mission de recherche de groupes planétaires comme le système solaire a été apportée par le satellite-télescope astronomique Kepler, lancé dans l'espace en 2009, avec le programme Planet Hunters.

Comment la vie a-t-elle pu naître sur Terre ?

Il est très probable que les comètes voyageant dans l'espace avec haute vitesse, sont capables de créer suffisamment d'énergie lorsqu'ils entrent en collision avec la planète pour démarrer la synthèse de composés organiques plus complexes, y compris des molécules d'acides aminés, à partir des composants de la glace. Un effet similaire se produit lorsqu'une météorite entre en collision avec la surface glacée de la planète. L'onde de choc crée de la chaleur, ce qui déclenche la formation d'acides aminés à partir de molécules de poussière spatiale individuelles traitées par le vent solaire.

Intéressant à savoir ! Les comètes sont constituées de gros blocs de glace formés par la condensation de la vapeur d'eau lors de la création du système solaire, il y a environ 4,5 milliards d'années. Dans leur structure, les comètes contiennent gaz carbonique, eau, ammoniac, méthanol. Ces substances lors de la collision des comètes avec la Terre, à un stade précoce de son développement, pourraient produire suffisamment d'énergie pour produire des acides aminés - les protéines de construction nécessaires au développement de la vie.

Des simulations informatiques ont montré que les comètes glacées qui se sont écrasées à la surface de la Terre il y a des milliards d'années pouvaient contenir des mélanges prébiotiques et des acides aminés simples comme la glycine, à l'origine de la vie sur Terre.

La quantité d'énergie libérée lors de la collision d'un corps céleste et d'une planète est suffisante pour démarrer le processus de formation des acides aminés

Les scientifiques ont découvert que des corps glacés avec des composés organiques identiques trouvés dans les comètes peuvent être trouvés à l'intérieur du système solaire. Par exemple, Encelade, un des satellites de Saturne, ou Europe, un satellite de Jupiter, contiennent dans leur coquille matière organique mélangé avec de la glace. Hypothétiquement, tout bombardement de satellites par des météorites, des astéroïdes ou des comètes peut conduire à l'émergence de la vie sur ces planètes.

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Bonjour!

Aujourd'hui, nous allons parler d'un sujet très intéressant lié à une science telle que l'astronomie ! Parlons de la poussière spatiale. Je suppose que beaucoup d'entre vous en ont entendu parler pour la première fois. Donc, tu dois dire à son sujet tout ce que moi seul sais ! A l'école - l'astronomie était une de mes matières préférées, je dirai plus - ma préférée, car c'est en astronomie que j'ai réussi l'examen. Bien que j'aie obtenu le 13ème ticket, qui était le plus difficile, j'ai parfaitement réussi l'examen et j'étais satisfait !

S'il est tout à fait accessible de dire ce qu'est la poussière cosmique, alors on peut imaginer tous les fragments qui ne sont dans l'Univers que de la matière cosmique, par exemple des astéroïdes. Et l'Univers, après tout, ce n'est pas seulement l'Espace ! Ne confondez pas, mon cher et bon! L'Univers est notre monde entier - notre immense globe entier !

Comment se forme la poussière spatiale ?

Par exemple, de la poussière cosmique peut se former lorsque deux astéroïdes entrent en collision dans l'espace et lors de la collision, ils se décomposent en petites particules. De nombreux scientifiques sont également enclins à croire que sa formation est associée à l'épaississement du gaz interstellaire.

Comment la poussière spatiale est-elle créée ?

Comment il se forme, nous venons de le découvrir, nous allons maintenant apprendre comment il se forme. En règle générale, ces grains de poussière apparaissent simplement dans les atmosphères d'étoiles rouges. Si vous avez entendu parler, ces étoiles rouges sont également appelées étoiles naines. se produire lorsque diverses explosions se produisent sur des étoiles; lorsque le gaz est activement éjecté du noyau même des galaxies ; nébuleuse protostellaire et planétaire - contribue également à son apparition, cependant, comme l'atmosphère stellaire elle-même et les nuages ​​​​interstellaires.

Quels types de poussière cosmique peut-on distinguer, compte tenu de son origine ?

Quant aux espèces, concernant l'origine, on distingue les espèces suivantes :

type de poussière interstellaire, lorsqu'une explosion se produit sur les étoiles, une énorme libération de gaz et une puissante libération d'énergie se produisent

intergalactique,

interplanétaire,

circumplanétaire : apparue comme des "déchets", des restes, après la formation d'autres planètes.

Existe-t-il des espèces qui ne sont pas classées par origine, mais par des caractéristiques externes ?

cercles noirs, petits, brillants

cercles noirs, mais de plus grande taille, ayant une surface rugueuse

les cercles sont des boules noires et blanches qui, dans leur composition, ont une base de silicate

cercles constitués de verre et de métal, ils sont hétérogènes et petits (20 nm)

cercles semblables à de la poudre de magnétite, ils sont noirs et ressemblent à du sable noir

cercles ressemblant à de la cendre et à du laitier

une espèce qui s'est formée à partir de la collision d'astéroïdes, de comètes, de météorites

Question chanceuse ! Bien sûr que c'est possible. Et de la collision de météorites aussi. De la collision de n'importe quel corps céleste, sa formation est possible.

La question de la formation et de l'origine des poussières cosmiques est encore controversée, et différents scientifiques ont avancé leurs points de vue, mais vous pouvez adhérer à un ou deux points de vue qui vous sont proches sur cette question. Par exemple, celui qui est plus compréhensible.

Après tout, même en ce qui concerne ses espèces, il n'y a pas de classification absolument précise !

boules dont la base est homogène; leur coquille est oxydée ;

boules à base de silicate; comme ils présentent des inclusions de gaz, leur aspect ressemble souvent à du laitier ou à de la mousse ;

billes dont la base est en métal avec un noyau de nickel et de cobalt; la coquille est également oxydée;

cercles dont le remplissage est creux.

ils peuvent être glacés et leur coquille est constituée d'éléments légers; dans les grosses particules de glace, il y a même des atomes qui ont des propriétés magnétiques,

cercles avec inclusions de silicate et de graphite,

cercles constitués d'oxydes, qui sont à base d'oxydes diatomiques :

La poussière spatiale n'est pas entièrement comprise ! Il y a beaucoup de questions ouvertes, car elles sont controversées, mais je pense que nous avons encore les idées principales maintenant !

En masse, les particules solides de poussière constituent une part négligeable de l'Univers, mais c'est grâce aux poussières interstellaires que les étoiles, les planètes et les personnes étudiant l'espace et admirant simplement les étoiles sont apparues et continuent d'apparaître. Quel genre de substance est cette poussière cosmique ? Qu'est-ce qui fait que des gens équipent des expéditions dans l'espace valant le budget annuel d'un petit État dans l'espoir seulement, et non avec une certitude absolue, d'extraire et d'apporter sur Terre au moins une infime poignée de poussière interstellaire ?

Entre étoiles et planètes

La poussière en astronomie est appelée petite, des fractions d'un micron, des particules solides volant dans l'espace. La poussière cosmique est souvent conditionnellement divisée en poussière interplanétaire et interstellaire, bien que, évidemment, l'entrée interstellaire dans l'espace interplanétaire ne soit pas interdite. Le trouver simplement là, parmi la poussière «locale», n'est pas facile, la probabilité est faible et ses propriétés près du Soleil peuvent changer de manière significative. Maintenant, si vous vous envolez, aux confins du système solaire, la probabilité d'attraper de la vraie poussière interstellaire est très élevée. L'option idéale est d'aller au-delà du système solaire.

La poussière est interplanétaire, en tout cas, à proximité relative de la Terre - la matière est assez étudiée. Occupant tout l'espace du système solaire et concentrée dans le plan de son équateur, elle est née en grande partie à la suite de collisions aléatoires d'astéroïdes et de la destruction de comètes s'approchant du Soleil. La composition des poussières, en effet, ne diffère pas de la composition des météorites tombant sur la Terre : il est très intéressant de l'étudier, et il reste encore de nombreuses découvertes à faire dans ce domaine, mais il semble qu'il n'y ait pas de intrigue ici. Mais grâce à cette poussière dans beau tempsà l'ouest juste après le coucher du soleil, ou à l'est avant le lever du soleil, vous pourrez admirer un pâle cône de lumière au-dessus de l'horizon. C'est le soi-disant zodiaque lumière du soleil dispersés par de petites particules de poussière cosmique.

Beaucoup plus intéressante est la poussière interstellaire. Sa particularité est la présence d'un noyau et d'une coque solides. Le noyau semble être constitué principalement de carbone, de silicium et de métaux. Et la coquille est principalement constituée d'éléments gazeux congelés à la surface du noyau, cristallisés dans les conditions de «congélation profonde» de l'espace interstellaire, et il s'agit d'environ 10 kelvins, d'hydrogène et d'oxygène. Cependant, il y a des impuretés de molécules en elle et plus compliquées. Ce sont de l'ammoniac, du méthane ou encore des molécules organiques polyatomiques qui se collent à un grain de poussière ou se forment à sa surface lors de déambulations. Certaines de ces substances, bien sûr, s'envolent de sa surface, par exemple sous l'influence du rayonnement ultraviolet, mais ce processus est réversible - certaines s'envolent, d'autres gèlent ou sont synthétisées.

Or, dans l'espace entre les étoiles ou à proximité, bien sûr, non pas chimiques, mais physiques, c'est-à-dire spectroscopiques, des méthodes ont déjà été trouvées: eau, oxydes de carbone, azote, soufre et silicium, chlorure d'hydrogène, ammoniac, acétylène, les acides organiques, tels que les alcools formique et acétique, éthylique et méthylique, le benzène, le naphtalène. Ils ont même trouvé l'acide aminé glycine !

Il serait intéressant d'attraper et d'étudier la poussière interstellaire pénétrant dans le système solaire et tombant probablement sur la Terre. Le problème de "l'attraper" n'est pas facile, car peu de particules de poussière interstellaires parviennent à conserver leur "manteau" de glace au soleil, en particulier dans l'atmosphère terrestre. Les gros deviennent trop chauds vitesse spatiale ne peut pas être éteint rapidement et les particules de poussière «brûlent». Les petits, cependant, planent dans l'atmosphère pendant des années, conservant une partie de la coquille, mais ici se pose le problème de les trouver et de les identifier.

Il y a un autre détail très intrigant. Il s'agit de la poussière dont les noyaux sont composés de carbone. Le carbone synthétisé dans les noyaux des étoiles et partant dans l'espace, par exemple, à partir de l'atmosphère des étoiles vieillissantes (comme les géantes rouges), s'envolant dans l'espace interstellaire, se refroidit et se condense à peu près de la même manière qu'après une journée chaude brouillard d'eau refroidie la vapeur s'accumule dans les basses terres. Selon les conditions de cristallisation, des structures en couches de graphite, des cristaux de diamant (imaginez simplement des nuages ​​entiers de minuscules diamants !) et même des boules creuses d'atomes de carbone (fullerènes) peuvent être obtenues. Et en eux, peut-être, comme dans un coffre-fort ou un conteneur, des particules de l'atmosphère d'une étoile très ancienne sont stockées. Trouver de telles particules de poussière serait un énorme succès.

Où trouve-t-on la poussière spatiale ?

Il faut dire que le concept même de vide cosmique comme quelque chose de complètement vide n'est resté longtemps qu'une métaphore poétique. En fait, tout l'espace de l'Univers, entre les étoiles et les galaxies, est rempli de matière, coule particules élémentaires, rayonnement et champs magnétique, électrique et gravitationnel. Tout ce qui peut être touché, relativement parlant, est le gaz, la poussière et le plasma, dont la contribution à la masse totale de l'Univers, selon diverses estimations, n'est que d'environ 12% à moyenne densité environ 10-24 g/cm 3 . Le gaz dans l'espace est le plus, près de 99%. Il s'agit principalement d'hydrogène (jusqu'à 77,4 %) et d'hélium (21 %), le reste représentant moins de 2 % de la masse. Et puis il y a la poussière en termes de masse, c'est presque cent fois moins que le gaz.

Bien que parfois le vide dans l'espace interstellaire et intergalactique soit presque idéal : il y a parfois 1 litre d'espace pour un atome de matière ! Un tel vide n'existe ni dans les laboratoires terrestres ni dans le système solaire. A titre de comparaison, on peut donner l'exemple suivant : dans 1 cm 3 d'air que nous respirons, il y a environ 30 000 000 000 000 000 000 molécules.

Cette matière est répartie dans l'espace interstellaire de manière très inégale. La majeure partie du gaz et de la poussière interstellaires forme une couche de gaz et de poussière près du plan de symétrie du disque galactique. Son épaisseur dans notre Galaxie est de plusieurs centaines d'années-lumière. La plupart du gaz et de la poussière dans ses branches en spirale (bras) et son noyau sont concentrés principalement dans des nuages ​​​​moléculaires géants dont la taille varie de 5 à 50 parsecs (16160 années-lumière) et pesant des dizaines de milliers, voire des millions de masses solaires. Mais même au sein de ces nuages, la matière est également répartie de manière inhomogène. Dans le volume principal du nuage, le soi-disant manteau de fourrure, principalement à base d'hydrogène moléculaire, la densité de particules est d'environ 100 pièces par 1 cm 3. Dans les densifications à l'intérieur du nuage, il atteint des dizaines de milliers de particules par 1 cm 3 , et au cœur de ces densifications, en général, des millions de particules par 1 cm 3 . C'est cette inégalité dans la répartition de la matière dans l'Univers qui doit l'existence des étoiles, des planètes et, finalement, de nous-mêmes. Car c'est dans des nuages ​​moléculaires, denses et relativement froids, que naissent les étoiles.

Ce qui est intéressant : plus la densité du nuage est élevée, plus sa composition est diversifiée. Dans ce cas, il existe une correspondance entre la densité et la température du nuage (ou de ses parties individuelles) et les substances dont les molécules s'y trouvent. D'une part, cela est pratique pour étudier les nuages ​​: en observant leurs composants individuels dans différentes gammes spectrales le long des lignes caractéristiques du spectre, par exemple, CO, OH ou NH 3, vous pouvez "regarder" dans l'une ou l'autre partie de celui-ci. D'autre part, les données sur la composition du cloud nous permettent d'en apprendre beaucoup sur les processus qui s'y déroulent.

De plus, dans l'espace interstellaire, à en juger par les spectres, il existe également des substances dont l'existence dans des conditions terrestres est tout simplement impossible. Ce sont des ions et des radicaux. Leur activité chimique est si élevée qu'ils réagissent immédiatement sur Terre. Et dans l'espace froid et raréfié de l'espace, ils vivent longtemps et en toute liberté.

En général, le gaz dans l'espace interstellaire n'est pas seulement atomique. Là où il fait plus froid, pas plus de 50 kelvins, les atomes parviennent à rester ensemble, formant des molécules. Cependant, une grande masse de gaz interstellaire est encore à l'état atomique. Il s'agit principalement d'hydrogène, sa forme neutre a été découverte relativement récemment en 1951. Comme vous le savez, il émet des ondes radio d'une longueur de 21 cm (fréquence 1420 MHz), dont l'intensité a déterminé sa quantité dans la Galaxie. Incidemment, il est distribué de manière inhomogène dans l'espace entre les étoiles. Dans les nuages ​​d'hydrogène atomique, sa concentration atteint plusieurs atomes par 1 cm3, mais entre les nuages, elle est inférieure d'un ordre de grandeur.

Enfin, près des étoiles chaudes, le gaz existe sous forme d'ions. Un puissant rayonnement ultraviolet chauffe et ionise le gaz, et il commence à briller. C'est pourquoi les zones à forte concentration de gaz chauds, avec une température d'environ 10 000 K, ressemblent à des nuages ​​lumineux. On les appelle des nébuleuses à gaz léger.

Et dans toute nébuleuse, dans une plus ou moins grande mesure, il y a de la poussière interstellaire. Malgré le fait que les nébuleuses sont conditionnellement divisées en poussières et en gaz, il y a de la poussière dans les deux. Et en tout cas, c'est la poussière qui aide apparemment les étoiles à se former au fond des nébuleuses.

objets de brouillard

Parmi tous les objets spatiaux, les nébuleuses sont peut-être les plus belles. Il est vrai que les nébuleuses sombres dans la gamme visible ressemblent à des taches noires dans le ciel, elles sont mieux observées sur le fond voie Lactée. Mais dans d'autres gammes d'ondes électromagnétiques, comme l'infrarouge, elles sont très bien visibles et les images sont très inhabituelles.

Les nébuleuses sont isolées dans l'espace, reliées par des forces gravitationnelles ou une pression externe, des accumulations de gaz et de poussière. Leur masse peut aller de 0,1 à 10 000 masses solaires et leur taille peut aller de 1 à 10 parsecs.

Au début, les astronomes étaient agacés par les nébuleuses. Jusqu'au milieu du XIXe siècle, les nébuleuses découvertes étaient considérées comme un obstacle gênant qui empêchait d'observer les étoiles et de rechercher de nouvelles comètes. En 1714, l'Anglais Edmond Halley, dont la célèbre comète porte le nom, établit même une "liste noire" de six nébuleuses afin qu'elles n'induisent pas en erreur les "attrapeurs de comètes", et le Français Charles Messier élargit cette liste à 103 objets. Heureusement, le musicien Sir William Herschel, sa sœur et son fils, amoureux d'astronomie, se sont intéressés aux nébuleuses. Observant le ciel avec leurs propres télescopes, ils ont laissé derrière eux un catalogue de nébuleuses et d'amas d'étoiles, avec des informations sur 5 079 objets spatiaux !

Les Herschel ont pratiquement épuisé les possibilités des télescopes optiques de ces années. Cependant, l'invention de la photographie et temps fort l'exposition permettait de trouver des objets très faiblement lumineux. Un peu plus tard, les méthodes d'analyse spectrale, les observations dans diverses gammes d'ondes électromagnétiques ont permis à l'avenir non seulement de détecter de nombreuses nouvelles nébuleuses, mais aussi de déterminer leur structure et leurs propriétés.

Une nébuleuse interstellaire semble brillante dans deux cas : soit elle est si chaude que son gaz lui-même luit, de telles nébuleuses sont appelées nébuleuses à émission ; soit la nébuleuse elle-même est froide, mais sa poussière diffuse la lumière d'une étoile brillante proche, c'est une nébuleuse à réflexion.

Les nébuleuses sombres sont également des collections interstellaires de gaz et de poussière. Mais contrairement aux nébuleuses gazeuses légères, parfois visibles même avec de fortes jumelles ou un télescope, comme la nébuleuse d'Orion, les nébuleuses sombres n'émettent pas de lumière, mais l'absorbent. Lorsque la lumière d'une étoile traverse de telles nébuleuses, la poussière peut l'absorber complètement, la convertissant en rayonnement infrarouge invisible à l'œil. Par conséquent, de telles nébuleuses ressemblent à des creux sans étoiles dans le ciel. V. Herschel les appelait "trous dans le ciel". La plus spectaculaire d'entre elles est peut-être la nébuleuse de la tête de cheval.

Cependant, les particules de poussière peuvent ne pas absorber complètement la lumière des étoiles, mais ne la diffuser que partiellement, de manière sélective. Le fait est que la taille des particules de poussière interstellaires est proche de la longueur d'onde de la lumière bleue, elle est donc diffusée et absorbée plus fortement, et la partie «rouge» de la lumière des étoiles nous atteint mieux. D'ailleurs, cela bonne façon estimer la taille des grains de poussière en fonction de la façon dont ils atténuent la lumière de différentes longueurs d'onde.

étoile du nuage

Les raisons de la formation des étoiles n'ont pas été précisément établies, il n'existe que des modèles qui expliquent de manière plus ou moins fiable les données expérimentales. En outre, les voies de formation, les propriétés et autre destin les étoiles sont très diverses et dépendent de nombreux facteurs. Cependant, il existe un concept établi, ou plutôt, l'hypothèse la plus développée, dont l'essence, dans la plupart des de façon générale, réside dans le fait que les étoiles se forment à partir de gaz interstellaire dans des zones à densité de matière accrue, c'est-à-dire dans les profondeurs des nuages ​​interstellaires. La poussière en tant que matériau pourrait être ignorée, mais son rôle dans la formation des étoiles est énorme.

Cela se passe (dans la version la plus primitive, pour une seule étoile), apparemment, comme ça. Premièrement, un nuage protostellaire se condense à partir du milieu interstellaire, ce qui peut être dû à une instabilité gravitationnelle, mais les raisons peuvent être différentes et ne sont pas encore entièrement comprises. D'une manière ou d'une autre, il se contracte et attire la matière de l'espace environnant. La température et la pression en son centre augmentent jusqu'à ce que les molécules au centre de cette boule de gaz qui se rétrécit commencent à se désintégrer en atomes puis en ions. Un tel processus refroidit le gaz et la pression à l'intérieur du noyau chute fortement. Le noyau est comprimé et une onde de choc se propage à l'intérieur du nuage, écartant ses couches externes. Une protoétoile se forme, qui continue de se contracter sous l'influence des forces gravitationnelles jusqu'à ce que des réactions de fusion thermonucléaire commencent en son centre - la conversion de l'hydrogène en hélium. La compression continue pendant un certain temps, jusqu'à ce que les forces de compression gravitationnelle soient équilibrées par les forces du gaz et de la pression radiante.

Il est clair que la masse de l'étoile formée est toujours inférieure à la masse de la nébuleuse qui l'a "produite". Une partie de la matière qui n'a pas eu le temps de tomber sur le noyau est « balayée » par l'onde de choc, le rayonnement et les particules circulent simplement dans l'espace environnant au cours de ce processus.

Le processus de formation des étoiles et des systèmes stellaires est influencé par de nombreux facteurs, dont le champ magnétique, qui contribue souvent à la "rupture" du nuage protostellaire en deux, moins souvent trois fragments, dont chacun est compressé en sa propre protoétoile sous l'influence de la gravité. Ainsi, par exemple, de nombreux doubles systèmes stellaires deux étoiles qui tournent autour d'un centre de masse commun et se déplacent dans l'espace dans son ensemble.

Au fur et à mesure que le "vieillissement" du combustible nucléaire dans les entrailles des étoiles s'épuise, et plus vite, le plus d'étoile. Dans ce cas, le cycle hydrogène des réactions est remplacé par de l'hélium, puis, du fait des réactions de fusion nucléaire, de plus en plus lourd éléments chimiques jusqu'au fer. En fin de compte, le noyau, qui ne reçoit pas plus d'énergie des réactions thermonucléaires, diminue fortement de taille, perd sa stabilité et sa substance, pour ainsi dire, tombe sur elle-même. Une puissante explosion se produit, au cours de laquelle la matière peut s'échauffer à des milliards de degrés, et les interactions entre noyaux conduisent à la formation de nouveaux éléments chimiques, jusqu'aux plus lourds. L'explosion s'accompagne d'un dégagement brutal d'énergie et d'un dégagement de matière. Une étoile explose, un processus appelé explosion de supernova. A terme, l'étoile, selon sa masse, se transformera en étoile à neutrons ou en trou noir.

C'est probablement ce qui se passe réellement. En tout cas, il ne fait aucun doute que les étoiles jeunes, c'est-à-dire chaudes, et leurs amas se trouvent surtout dans des nébuleuses, c'est-à-dire dans des zones à densité accrue de gaz et de poussière. Cela se voit clairement sur les photographies prises par des télescopes dans différentes gammes de longueurs d'onde.

Bien sûr, ce n'est rien de plus que le résumé le plus grossier de la séquence des événements. Pour nous, deux points sont fondamentalement importants. Tout d'abord, quel est le rôle de la poussière dans la formation des étoiles ? Et le second d'où, au fait, vient-il ?

Liquide de refroidissement universel

Dans la masse totale de matière cosmique, la poussière elle-même, c'est-à-dire les atomes de carbone, de silicium et de certains autres éléments combinés en particules solides, est si petite qu'en tout cas, ils sont materiel de construction pour les étoiles, il semblerait que l'on ne puisse pas en tenir compte. Cependant, en fait, leur rôle est grand, ce sont eux qui refroidissent le gaz interstellaire chaud, le transformant en ce nuage dense très froid, à partir duquel les étoiles sont ensuite obtenues.

Le fait est que le gaz interstellaire ne peut pas se refroidir. La structure électronique de l'atome d'hydrogène est telle qu'il peut abandonner l'énergie excédentaire, le cas échéant, en émettant de la lumière dans les régions visible et ultraviolette du spectre, mais pas dans la gamme infrarouge. Au sens figuré, l'hydrogène ne peut pas émettre de chaleur. Pour bien se refroidir, il a besoin d'un "réfrigérateur", dont le rôle est précisément joué par les particules de poussière interstellaire.

Lors d'une collision avec des particules de poussière à grande vitesse, contrairement aux particules de poussière plus lourdes et plus lentes, les molécules de gaz volent rapidement, elles perdent de la vitesse et leur énergie cinétique transféré à la poussière. Il s'échauffe également et restitue cet excès de chaleur à l'espace environnant, y compris sous forme de rayonnement infrarouge, tout en se refroidissant. Ainsi, prenant la chaleur des molécules interstellaires, la poussière agit comme une sorte de radiateur, refroidissant le nuage de gaz. Sa masse n'est pas grande - environ 1% de la masse de toute la substance du nuage, mais cela suffit pour éliminer l'excès de chaleur sur des millions d'années.

Lorsque la température du nuage baisse, la pression aussi, le nuage se condense et des étoiles peuvent déjà en naître. Les restes de la matière à partir de laquelle l'étoile est née sont, à leur tour, la source de la formation des planètes. Ici, les particules de poussière sont déjà incluses dans leur composition, et en plus grande quantité. Car, étant née, l'étoile chauffe et accélère tout le gaz qui l'entoure, et la poussière reste à voler à proximité. Après tout, il est capable de se refroidir et est attiré par une nouvelle étoile beaucoup plus forte que les molécules de gaz individuelles. En fin de compte, à côté de l'étoile naissante se trouve un nuage de poussière et, à la périphérie, un gaz saturé de poussière.

Des planètes gazeuses telles que Saturne, Uranus et Neptune y sont nées. Eh bien, des planètes solides apparaissent près de l'étoile. Nous avons Mars, la Terre, Vénus et Mercure. Il s'avère une division assez claire en deux zones: les planètes gazeuses et les solides. Ainsi, la Terre s'est avérée être en grande partie constituée de particules de poussière interstellaires. Les particules de poussière métalliques font maintenant partie du noyau de la planète, et maintenant la Terre a un énorme noyau de fer.

Mystère du jeune univers

Si une galaxie s'est formée, alors d'où vient la poussière ?En principe, les scientifiques comprennent. Ses sources les plus importantes sont les novae et les supernovae, qui perdent une partie de leur masse, "déversant" la coquille dans l'espace environnant. De plus, la poussière naît également dans l'atmosphère en expansion des géantes rouges, d'où elle est littéralement emportée par la pression de radiation. Dans leur atmosphère froide, selon les normes des étoiles (environ 2,5 à 3 000 kelvins), il y a beaucoup de molécules relativement complexes.

Mais voici un mystère qui n'a pas encore été résolu. On a toujours cru que la poussière était un produit de l'évolution des étoiles. En d'autres termes, les étoiles doivent naître, exister pendant un certain temps, vieillir et, disons, produire de la poussière lors de la dernière explosion de supernova. Mais qu'est-ce qui est arrivé en premier, l'œuf ou la poule ? La première poussière nécessaire à la naissance d'une étoile, ou la première étoile, qui pour une raison quelconque est née sans l'aide de poussière, a vieilli, a explosé, formant la toute première poussière.

Qu'y avait-il au début ? Après tout, lorsque le Big Bang s'est produit il y a 14 milliards d'années, il n'y avait que de l'hydrogène et de l'hélium dans l'Univers, pas d'autres éléments ! C'est alors que les premières galaxies, d'énormes nuages, et en eux les premières étoiles ont commencé à émerger d'eux, qui ont dû traverser une longue Le chemin de la vie. Les réactions thermonucléaires dans les noyaux des étoiles étaient censées «souder» des éléments chimiques plus complexes, transformer l'hydrogène et l'hélium en carbone, azote, oxygène, etc., et seulement après cela, l'étoile devait tout jeter dans l'espace, explosant ou progressivement faire tomber la coquille. Puis cette masse devait se refroidir, se refroidir et, finalement, se transformer en poussière. Mais déjà 2 milliards d'années après le Big Bang, dans les premières galaxies, il y avait de la poussière ! À l'aide de télescopes, il a été découvert dans des galaxies situées à 12 milliards d'années-lumière de la nôtre. En même temps, 2 milliards d'années est une période trop courte pour une cycle de la vieétoiles : à cette époque, la plupart des étoiles n'ont pas le temps de vieillir. D'où venait la poussière dans la jeune Galaxie, s'il ne devait y avoir que de l'hydrogène et de l'hélium, un mystère.

Réacteur mote

Non seulement la poussière interstellaire agit comme une sorte de réfrigérant universel, mais c'est peut-être grâce à elle que des molécules complexes apparaissent dans l'espace.

Le fait est que la surface d'un grain de poussière peut simultanément servir de réacteur dans lequel se forment des molécules à partir d'atomes, et de catalyseur pour les réactions de leur synthèse. Après tout, la probabilité que de nombreux atomes d'éléments différents entrent en collision en même temps à un moment donné, et même interagissent les uns avec les autres à une température légèrement supérieure au zéro absolu, est incroyablement faible. D'autre part, la probabilité qu'un grain de poussière entre séquentiellement en vol avec divers atomes ou molécules, en particulier à l'intérieur d'un nuage dense et froid, est assez élevée. En fait, c'est ce qui se passe, c'est ainsi qu'une coquille de grains de poussière interstellaires se forme à partir d'atomes et de molécules rencontrés congelés dessus.

Sur une surface solide, les atomes sont côte à côte. Migrant sur la surface d'un grain de poussière à la recherche de la position la plus énergétiquement favorable, les atomes se rencontrent et, étant à proximité, ont la possibilité de réagir les uns avec les autres. Bien sûr, très lentement en fonction de la température du grain de poussière. La surface des particules, en particulier celles contenant un métal dans le noyau, peut présenter les propriétés d'un catalyseur. Les chimistes sur Terre savent bien que les catalyseurs les plus efficaces ne sont que des particules d'une fraction de micron, sur lesquelles s'assemblent puis réagissent des molécules qui, dans des conditions normales, sont complètement «indifférentes» les unes aux autres. Apparemment, l'hydrogène moléculaire se forme également de cette manière : ses atomes « collent » à un grain de poussière, puis s'envolent, mais déjà par paires, sous forme de molécules.

Il est fort possible que de petits grains de poussière interstellaires, ayant retenu dans leur coquille quelques molécules organiques, dont les acides aminés les plus simples, aient apporté les premières « graines de vie » sur Terre il y a environ 4 milliards d'années. Ceci, bien sûr, n'est rien de plus qu'une belle hypothèse. Mais en sa faveur est le fait que l'acide aminé glycine a été trouvé dans la composition des gaz froids et des nuages ​​​​de poussière. Peut-être y en a-t-il d'autres, jusqu'à présent les capacités des télescopes ne permettent pas de les détecter.

Chasse à la poussière

Il est bien sûr possible d'étudier à distance les propriétés des poussières interstellaires à l'aide de télescopes et d'autres instruments situés sur la Terre ou sur ses satellites. Mais il est beaucoup plus tentant d'attraper des particules de poussière interstellaires, puis de les étudier en détail, de découvrir non pas théoriquement, mais pratiquement, en quoi elles consistent, comment elles sont disposées. Il y a deux options ici. Vous pouvez vous rendre dans les profondeurs de l'espace, y collecter de la poussière interstellaire, l'amener sur Terre et l'analyser de toutes les manières possibles. Ou vous pouvez essayer de voler hors du système solaire et d'analyser la poussière en cours de route directement à bord du vaisseau spatial, en envoyant les données sur Terre.

La première tentative d'apporter des échantillons de poussière interstellaire, et en général la substance du milieu interstellaire, a été faite par la NASA il y a plusieurs années. Le vaisseau spatial était équipé de pièges spéciaux - des collecteurs pour collecter la poussière interstellaire et les particules de vent cosmiques. Afin d'attraper les particules de poussière sans perdre leur coquille, les pièges étaient remplis d'une substance spéciale, appelée aérogel. Cette substance mousseuse très légère (dont la composition est un secret de fabrication) ressemble à de la gelée. Une fois dedans, les particules de poussière se coincent, puis, comme dans tout piège, le couvercle se referme pour être déjà ouvert sur Terre.

Ce projet s'appelait Stardust Stardust. Son programme est super. Après son lancement en février 1999, les équipements embarqués recueilleront à terme des échantillons de poussières interstellaires et, séparément, de poussières à proximité immédiate de la comète Wild-2, qui a volé près de la Terre en février dernier. Maintenant avec des conteneurs remplis de cette cargaison des plus précieuses, le navire rentre chez lui pour atterrir le 15 janvier 2006 dans l'Utah, près de Salt Lake City (États-Unis). C'est alors que les astronomes verront enfin de leurs propres yeux (à l'aide d'un microscope, bien sûr) ces mêmes particules de poussière, dont ils ont déjà prédit les modèles de composition et de structure.

Et en août 2001, Genesis a volé pour des échantillons de matière de l'espace lointain. Ce projet de la NASA visait principalement à capturer des particules de vent solaire. Après avoir passé 1 127 jours dans l'espace, au cours desquels il a parcouru environ 32 millions de km, le navire est revenu et a largué une capsule avec les échantillons obtenus sur Terre - des pièges à ions, des particules du vent solaire. Hélas, un malheur est arrivé le parachute ne s'est pas ouvert, et la capsule s'est effondrée au sol de toutes ses forces. Et s'est écrasé. Bien sûr, l'épave a été récupérée et soigneusement étudiée. Cependant, en mars 2005, lors d'une conférence à Houston, un participant au programme, Don Barnetty, a déclaré que quatre collecteurs contenant des particules de vent solaire n'étaient pas affectés et que les scientifiques étudient activement leur contenu, 0,4 mg de vent solaire capturé, à Houston. .

Cependant, la NASA prépare maintenant un troisième projet, encore plus grandiose. Ce sera la mission spatiale Interstellar Probe. Ce temps vaisseau spatial sera enlevé à une distance de 200 a. c'est-à-dire de la Terre (c'est-à-dire la distance de la Terre au Soleil). Ce vaisseau ne reviendra jamais, mais sera « gavé » d'une grande variété d'équipements, notamment et permettant d'analyser des échantillons de poussière interstellaire. Si tout se passe bien, les particules de poussière interstellaires de l'espace lointain seront finalement capturées, photographiées et analysées automatiquement, directement à bord du vaisseau spatial.

Formation de jeunes étoiles

1. Un nuage moléculaire galactique géant d'une taille de 100 parsecs, d'une masse de 100 000 soleils, d'une température de 50 K, d'une densité de 10 2 particules/cm 3. A l'intérieur de ce nuage se trouvent des condensations à grande échelle de gaz diffus et de nébuleuses de poussières (110 pc, 10 000 soleils, 20 K, 10 3 particules/cm 4 particules/cm3). A l'intérieur de ce dernier, se trouvent des amas de globules d'une taille de 0,1 pc, d'une masse de 110 soleils et d'une densité de 10 10 6 particules/cm 3, où se forment de nouvelles étoiles

2. La naissance d'une étoile dans un nuage de gaz et de poussière

3. Une nouvelle étoile avec son rayonnement et son vent stellaire accélère le gaz environnant loin de lui-même

4. Une jeune étoile entre dans l'espace, propre et exempte de gaz et de poussière, poussant la nébuleuse qui lui a donné naissance

Étapes du développement "embryonnaire" d'une étoile, égale en masse au Soleil

5. L'origine d'un nuage gravitationnellement instable de 2 000 000 de soleils, avec une température d'environ 15 K et une densité initiale de 10 -19 g/cm 3

6. Après plusieurs centaines de milliers d'années, ce nuage forme un noyau avec une température d'environ 200 K et une taille de 100 soleils, sa masse n'est encore que de 0,05 de la masse solaire

7. A ce stade, le noyau avec des températures allant jusqu'à 2 000 K se rétrécit fortement en raison de l'ionisation de l'hydrogène et chauffe simultanément jusqu'à 20 000 K, la vitesse de la matière tombant sur une étoile en croissance atteint 100 km/s

8. Une protoétoile de la taille de deux soleils avec une température au centre de 2x10 5 K, et en surface de 3x10 3 K

9. La dernière étape de la pré-évolution d'une étoile est la compression lente, au cours de laquelle les isotopes du lithium et du béryllium brûlent. Ce n'est qu'après que la température a atteint 6x10 6 K que les réactions thermonucléaires de synthèse d'hélium à partir d'hydrogène commencent à l'intérieur de l'étoile. La durée totale du cycle de naissance d'une étoile comme notre Soleil est de 50 millions d'années, après quoi une telle étoile peut brûler tranquillement pendant des milliards d'années

Olga Maksimenko, candidate en sciences chimiques

La poussière interstellaire est le produit de divers processus d'intensité se produisant dans tous les coins de l'Univers, et ses particules invisibles atteignent même la surface de la Terre, volant dans l'atmosphère qui nous entoure.

Un fait confirmé à plusieurs reprises - la nature n'aime pas le vide. interstellaire espace, qui nous semble être un vide, est en fait rempli de gaz et de particules de poussière microscopiques, d'une taille de 0,01 à 0,2 microns. La combinaison de ces éléments invisibles donne naissance à des objets de taille énorme, une sorte de nuages ​​​​de l'Univers, capables d'absorber certains types de rayonnement spectral des étoiles, les cachant parfois complètement aux chercheurs terrestres.

De quoi est composée la poussière interstellaire ?

Ces particules microscopiques ont un noyau, qui se forme dans l'enveloppe gazeuse des étoiles et dépend entièrement de sa composition. Par exemple, la poussière de graphite est formée de grains de luminaires de carbone et la poussière de silicate est formée de grains d'oxygène. Il s'agit d'un processus intéressant qui dure des décennies : lorsque les étoiles se refroidissent, elles perdent leurs molécules qui, volant dans l'espace, se combinent en groupes et deviennent la base du noyau d'un grain de poussière. De plus, une coquille d'atomes d'hydrogène et de molécules plus complexes se forme. A basse température, la poussière interstellaire se présente sous forme de cristaux de glace. En errant dans la Galaxie, les petits voyageurs perdent une partie du gaz lorsqu'ils sont chauffés, mais de nouvelles molécules prennent la place des molécules disparues.

Emplacement et propriétés

L'essentiel de la poussière qui tombe sur notre Galaxie se concentre dans la région de la Voie lactée. Il se détache sur le fond des étoiles sous la forme de rayures et de taches noires. Malgré le fait que le poids de la poussière est négligeable par rapport au poids du gaz et n'est que de 1%, il est capable de nous cacher des corps célestes. Bien que les particules soient séparées les unes des autres par des dizaines de mètres, mais même en une telle quantité, les régions les plus denses absorbent jusqu'à 95 % de la lumière émise par les étoiles. La taille des nuages ​​de gaz et de poussière dans notre système est vraiment énorme, elle se mesure en centaines d'années-lumière.

Impact sur les observations

Les globules de Thackeray obscurcissent la région du ciel derrière eux

La poussière interstellaire absorbe la majeure partie du rayonnement des étoiles, en particulier dans le spectre bleu, elle déforme leur lumière et leur polarité. Les ondes courtes provenant de sources éloignées reçoivent la plus grande distorsion. Les microparticules mélangées au gaz sont visibles sous forme de taches sombres sur la Voie lactée.

En relation avec ce facteur, le noyau de notre Galaxie est complètement caché et n'est disponible pour l'observation que dans les rayons infrarouges. Les nuages ​​avec une forte concentration de poussière deviennent presque opaques, de sorte que les particules à l'intérieur ne perdent pas leur coquille glacée. Les chercheurs et scientifiques modernes pensent que ce sont eux qui s'agglutinent pour former les noyaux des nouvelles comètes.

La science a prouvé l'influence des granules de poussière sur les processus de formation des étoiles. Ces particules contiennent diverses substances, y compris les métaux qui agissent comme catalyseurs pour de nombreux processus chimiques.

Notre planète augmente sa masse chaque année en raison de la chute de poussière interstellaire. Bien sûr, ces particules microscopiques sont invisibles, et pour les trouver et les étudier, elles explorent les fonds marins et les météorites. La collecte et la livraison de poussière interstellaire sont devenues l'une des fonctions des engins spatiaux et des missions.

En pénétrant dans l'atmosphère terrestre, les grosses particules perdent leur coquille et les petites nous entourent de manière invisible pendant des années. La poussière cosmique est omniprésente et similaire dans toutes les galaxies, les astronomes observent régulièrement des lignes sombres sur la face des mondes lointains.