Kosmik toz

Vikipediya, açıq ensiklopediya
Jump to navigation Jump to search

Kosmik toz —kənar toz və ya kosmik tozu da adlandırılan, kosmosda, eləcə də dünyanın bütün yerlərində mövcud olan tozdur. [1] [2] Ən kosmik toz hissəcikləri bir neçə molekul arasında 0.1 μm ölçüsündədir. Kosmosdakı bütün tozun kiçik bir hissəsi, ulduzlardan ayrılan maddələr kimi qatılaşdırılmış daha böyük refrakter minerallardan ibarətdir. Bu "stardust" adlanır və aşağıdakı ayrı bir hissəyə daxil edilir. Yerə düşən toz yoğunluğu 10-16kg (0.1 pg) və 10-4kq (100mg) arasındakı kütləsi olan hər bir taxıl ilə təxminən 10-6 / m3dir. [3] [4]

Kosmik tozu daha çox astronomik yerə görə fərqlənə bilər: intergalactic toz, interstellar tozu, planetar toz (zodiacal buludda) və sirkplanınetsiz toz (məsələn, planetar bir zolaqda). Günəş sistemində, planetlərarası toz zodiacal işıq yaradır. Günəş sistemi tozunun qaynaqları quyruqlu toz, asteroid toz, Kuiper kəmərindən toz və Günəş sistemi içərisindən keçən şaquli toz daxildir. Sözsüz ki, planetin yer üzündə aşkar olunmuş materialları təsvir etmək üçün terminoloji heç bir konkret tətbiq edilməmişdir. Bir təxminlə, hər il 40.000 ton kosmik toz Yer üzünə çatır. [5]2011-ci ilin oktyabrında elm adamları kosmik tozun təbii və sürətlə, ulduzlar tərəfindən yaradıla biləcəyi kompleks orqanik maddələr (qarışıq aromatik-alifatik strukturlu amorf üzvi maddələr) olduğunu bildirmişlər. [6] [7][8]

2014-cü ilin avqust ayında elm adamları 2006-cı ildə Yerə qayıtdıqdan sonra Kosmik toz kosmik gəmisindən ehtimal olunan qitələrarası toz hissəciklərinin toplanmasını açıqladılar. [9] 2017-ci ilin martında elm adamları bildirdilər ki, planetin yer üzündə olan toz hissəcikləri planetin bütün ərazilərində təsvir edilmişdir. Tədqiqatçılardan birinə görə, "Bir dəfə mən nə axtaracağımı bilirdim, onları hər yerdə tapdım."

Tədqiqat və əhəmiyyəti[redaktə | əsas redaktə]

Artist’s impression of dust formation around a supernova explosion

Kosmik toz bir zamanlar astronomlara yalnız biraz narahatlıq idi, çünki onlar müşahidə etmək istədikləri obyektləri qarışdırdılar. İnfraqırmızı astronomiya başladığında, toz hissəciklərinin astrofizik proseslərin əhəmiyyətli və həyati komponentləri olduğu müşahidə edildi. Onların təhlili Günəş sisteminin meydana gəlməsi kimi hadisələr haqqında məlumatları ortaya qoyur. [10] Məsələn, kosmik toz bir ulduz həyatının sonuna yaxınlaşdıqda kütlə itkisini idarə edə bilər, ulduzun formalaşmasının erkən mərhələlərində iştirak edir və planetlərin meydana gəlməsini təmin edir. Günəş sistemində toz zodiacal işıqda, Saturnun B üzük spikeri, Yupiter, Saturn, Uran və Neptündə xarici yayılmış planetar üzüklər və kometlərin böyük rolunu oynayır.

Three Bands of Light

Tozun tədqiqi müxtəlif elmi sahələri bir araya gətirən əsas məsələdir: fizika (solid-dövlət, elektromaqnit nəzəriyyəsi, yerüstü fizika, statistik fizika, termal fizika), fraktal matematik, kimya (taxıl səthlərində kimyəvi reaksiyalar), meteoritika astronomiya və astrofizikanın hər bir filialı kimidir. [11] Bu fərqli tədqiqat sahələri aşağıdakı mövzu ilə əlaqələndirilə bilər: kosmik toz hissəcikləri dövri olaraq inkişaf edir; kimyəvi, fiziki və dinamik şəkildə. Təmiz təkamül, kainatın materialları təkrarlayan yolları izləyir, bir çox insanların tanış olduğu gündəlik emal addımlarına oxşar proseslərdə: istehsal, saxlama, emal, toplama, istehlak və çıxarmaqdır. Müxtəlif bölgələrdə kosmik tozun müşahidələri və ölçüləri Kainatın təkrar emal proseslərində əhəmiyyətli bir fikirdir; molekulyar buludlardakı yayılmış interstellar mühitinin buludlarında, gənc miras obyektlərin tündkürən tozunda və astronomların ən geri çevrilən vəziyyətdə olduğu kimi, günəş sistemi kimi düşünən planet sistemlərində. Astronomlar həyatının müxtəlif mərhələlərində toz gözlemsel 'anılarını' yığır və zaman keçdikcə Kainatın mürəkkəb təkrarlanan addımlarının daha tam bir filmini təşkil edir.

Üzə çıxarma metodları.[redaktə | əsas redaktə]

Kosmik toz kosmik toz hissəciklərinin radiativ xüsusiyyətlərini istifadə edən dolayı üsullarla aşkar edilə bilər.

Kosmik toz birbaşa toplama metodları və müxtəlif toplama yerləri ilə birbaşa ('in-situ') aşkar edilə bilər. Yer atmosferinə daxil olmayan qeyri-maddi materialların gündəlik axını təxminləri 5 ilə 300 ton arasındadır. [12][13]

Andromeda Galaxy shot from the GALEX Orbiter, produced by the California Institute of Technology.

NASA stratosferik uçan təyyarələrin qanadları altında plitə kollektorları istifadə edərək yer atmosferində ulduz toz hissəciklərinin nümunələrini toplayır. Torpaq nümunələri də böyük Yer buz kütlələri (Anarktı və Qrinland / Arctic) və dərin dəniz çöküntülərində yerüstü çöküntülərdən toplanır.

Observing the sky from 30°S.

Planetlərarası məkanda planetik kosmik gəmisində toz detektorları qurulmuş və uçub, indi bəziləri uçub, daha çox uçmaq üçün tikilirlər. Planetlərarası məkanda (odatda 10-40 km / s) olan toz hissəciklərinin böyük orbital sürəti toxunulmaz parçacıqların tutulması problemli olur. Bunun əvəzində, in-situ toz detektorları toz hissəciklərinin alət üzərində yüksək sürət təsirinə bağlı parametrləri ölçmək üçün hazırlanır və sonra laboratoriya kalibrləmə vasitəsilə partikulyarların fiziki xüsusiyyətlərini (adətən kütlə və sürət) əldə edirlər (yəni təsirli sürətlənmiş parçacıqlar tanınmış xassələri toz detektorunun laboratoriya kopyasına qoyur). İllərdə toz detektorları başqaları arasında vuruş işığı, səs siqnalı və təsir ionlaşması ölçülmüşdür. Bu yaxınlarda Kosmik tozdakı aləti aşağı yoğunluqda aerogelde pozulmuş parçacıkqları tutdu.

Keçmişdə toz detektorları Yer orbitində LDEF, EURECA və Gorid peykləri üzrə HEOS-2, Helios, Pioneer 10, Pioneer 11, Giotto və Galileo kosmik missiyaları üzərində uçdu və bəzi alimlər Voyager 1 və 2 nəhəng Langmuir kimi kosmik tozu birbaşa nümunə götürür. Hazırda toz detektorları Ulysses, Cassini, Proba, Rosetta, Stardust və New Horizons kosmos vasitəsi üzərində uçur. Yerdəki toplanan toz və ya kosmosda daha çox toplanmış və nümunə dönmə məkanlarının geri qaytarılması ilə dünyanın hər yerində öz laboratoriyalarında toz alimləri tərəfindən təhlil edilir. NASA Houston ASC-də kosmik toz üçün bir böyük saxlama qurğu var.

Planetlərarası məkanda planetik kosmik gəmisində toz detektorları qurulmuş və uçub, indi bəziləri uçub, daha çox uçmaq üçün tikilirlər. Planetlərarası məkanda (odatda 10-40 km / s) olan toz hissəciklərinin böyük orbital sürəti toxunulmaz parçacıqların tutulması problemli olur. Bunun əvəzində, in-situ toz detektorları toz hissəciklərinin alət üzərində yüksək sürət təsirinə bağlı parametrləri ölçmək üçün hazırlanır və sonra laboratoriya kalibrləmə vasitəsilə partikulyarların fiziki xüsusiyyətlərini (adətən kütlə və sürət) əldə edirlər (yəni təsirli sürətlənmiş parçacıqlar tanınmış xassələri toz detektorunun laboratoriya kopyasına qoyur). İllərcə toz detektorları başqaları arasında vuruş işığı, səs siqnalı və təsir ionlaşması ölçülmüşdür. Bu yaxınlarda Kosmik tozdakı toz aləti aşağı yoğunlukta aerogelde bozulmuş parçacıqları tutdu.

Keçmişdə toz detektorları Yer orbitində LDEF, EURECA və Gorid peykləri üzrə HEOS-2, Helios, Pioneer 10, Pioneer 11, Giotto və Galileo kosmik missiyaları üzərində uçdu və bəzi alimlər Voyager 1 və 2 nəhəng Langmuir kimi kosmik kosmik tozu birbaşa nümunə götürür. Hazırda toz detektorları Ulysses, Cassini, Proba, Rosetta, Stardust və New Horizons kosmos vasitəsi üzərində uçur. Yerdəki toplanan toz və ya kosmosda daha çox toplanmış və nümunə dönmə məkanlarının geri qaytarılması ilə dünyanın hər yerində öz laboratoriyalarında toz alimləri tərəfindən təhlil edilir. NASA Houston ASC-də kosmik toz üçün bir böyük saxlama qurğu var....

İnfraqırmızı işıq, kosmik toz buludlarına nüfuz edə bilər və ulduz təbəqələrinin bölgələrinə mərkəzlərinə nəzər salmağa imkan verir. NASA-nın Spitzer Space Telescope kosmosa açılan ən böyük infraqırmızı teleskopdur. Spitzer Space Telescope (əvvəlki SIRTF, Space Infrared Telescope Facility) 25 Avqust 2003-cü ildə Cape Canaveral, Florida-dan Delta raket tərəfindən kosmosa buraxılmışdır. Missiyasında Spitzer, infraqırmızı enerji və ya istilik , dalğalar 3 ilə 180 mikrometre arasındakı məkanda obyektlər tərəfindən yayılır. Bu infraqırmızı radiasiyanın əksəriyyəti Yer atmosferi tərəfindən bloklanır və yerdən müşahidə edilə bilməz. Spitzerin tapıntıları artıq kosmik tozun işlərini canlandırdı. Spitzer qrupunun son hesabatında kosmik tozun süpermasiyalı qara dəliyin yaxınlığında meydana gəldiyini göstərir. [14]

Digər bir aşkarlama mexanizmi polarimetrdir. Toz taxılları sferik deyildir və toz buludlarından keçən gözyaşardıcı şüaya malik olan interstellar maqnit sahələrinə uyğunlaşırlar. Kosmik qırmızılığın aşkarlana biləcəyi həssas olmayan yaxınlıqdakı interstellar məkanında, Yerli Bubble içərisində toz strukturunu toplamaq üçün yüksək həssaslıqlı optik polarimetri istifadə edilmişdir. [15]

Radiativ xüsusiyyətlər.[redaktə | əsas redaktə]

A glowing jet from a young star

Bir toz hissəcikləri elektromaqnit şüalanma ilə elektromaqnit radiasiyasının dalğa uzunluğundan və taxıl xarakterindən asılı olaraq birləşir: onun qırılma indeksi, ölçüsü və s. Fərdi taxıl üçün radiasiya prosesi onun taxılın səmərəliliyinə təsir edən emissiyadır. Bundan başqa, emissivasiya prosesinin tükənməsi, səpilmə, absorbsiya və ya polarizasiya olub olmadığını göstərmək məcburiyyətindəyik. Radiasiya emissiyasının əyriləri bir neçə vacib imza toz emissiya edən və ya çəkən toz hissəciklərinin tərkibini müəyyənləşdirir.

Toz hissəcikləri tək-tək yüngülləşdirə bilər. İrəli səpələnmiş işıq, ulduzun / günəş işığından yolunu ayırmaqla yüngül bir şəkildə yönəldildiyini və geri səpilən yüngül işıq yansıdığını bildirir.

Radiasiya səpilmə və tükənməsi ("qarartma") toz toxuması ölçüləri haqqında faydalı məlumatlar verir. Məsələn, bir məlumatın içindəki obyekt (lər) irəli dağılmış görünən işıqda daha çox parlaqdırsa, biz hissəciklərin əhəmiyyətli bir hissəsinin diametrdə bir mikrometre olduğunu bilirik.

Uzun məruz qalmış görünən fotoşəkilləri olan toz parçacıqlarından işıq saçılması, əks olunan bulaqlarda olduqca nəzərə çarpır və fərdi hissəciklərin yüngül səpilmə xüsusiyyətləri haqqında ipucları verir. X-ray dalğalarına görə, bir çox elm adamları X-şüalarının dağılmasını tədqiq edir və bəziləri astronomik X-ray qaynaqlarının toza görə diffuz hallara sahib olacağını düşünürlər. [16]

Ulduz tozu.[redaktə | əsas redaktə]

Ulduz tozu taxılları (meteoriticists tərəfindən presozit taxılları da adlandırılan [17]) yerüstü laboratoriyalarda çıxarıldıqları meteoritlər içərisindədir. Ulduztozu meteoritlərə daxil edilməzdən əvvəl interstellar mühitində tozun tərkib hissəsi idi. Meteoritlər, meteoritlər əvvəlcə dörd milyard il bundan əvvəl planetar akkreditasiya diskində toplandıqdan sonra həmin ulduztozlar taxıllarını saxlamışlar. Karbonlu xondritlər, xüsusilə, qardaşların verimli su anbarıdır.

Hər bir kosmik toz taxılını təşkil edən kimyəvi elementlərin yüksək qeyri-adi izotop tərkibinin laboratoriya ölçmələri ilə müxtəlif növ stardusta təsvir edilmişdir. Bu odadavamlı mineral taxıl əvvəllər uçucu birləşmələrlə örtülmüş ola bilər, lakin bu, yalnız həll olunmayan odadavamlı mineral tərkibləri tərkibində meteorit maddələri həll edərkən itirilir. Meteoritin əksəriyyətini həll etmədən taxıl göbəklərinin tapılması mümkün olmuşdur, lakin çətin və əmək qabiliyyətli olmuşdur (presosa taxıllarına baxın).

Ulduztoz taxılları içərisində izotopik əmsallardan nükleosintezin bir çox yeni aspekti aşkar edilmişdir. [18] Ulduz əhəmiyyətli bir xüsusiyyəti taxılın ağır, refrakter, yüksək temperaturlu təbiətidir. Görkəmli silikon karbür, qrafit, alüminium oksidi, alüminium şpinel və digər yüksək dərəcədə yüksək temperaturda sərin küləklərdən və ya supernovanın daxili içərisində dekompressiya kimi soyuducu bir qazdan qurulacaq digər bərk maddələrdir. Onlar interstellar mühitində aşağı temperaturda yaranan qatı maddələrdən çox fərqlənirlər.

Ulduzlar arası mühitdə heç bir yerdə yaşamamaları gözlənilən onların ekstremal izotop tərkibi də vacibdir. Bu, həmçinin, izotoplardan əvvəl fərdi ulduzların qazlarından sıxılmış olan ulduztozunun interstellar mühiti ilə qarışdırmaqla seyreltilməsini nəzərdə tutur. Bunlar qaynaqlanan ulduzların təsbit edilməsinə imkan verir. Məsələn, silikon karbid (SiC) taxılları içərisindəki ağır elementlər AGB ulduzları S-prosesi nükleosintezinin əsas qaynağı olduğuna görə AGB-nin ulduzu qırmızı nəhəng küləklər içərisində onların yoğuşmalarına uyğun olaraq demək olar ki, təmiz S-proses izotoplarıdır və atmosferlər tərəfindən müşahidə olunur. astronomların qazma prosesində elementləri yüksək dərəcədə zənginləşdirilməlidir.

Digər bir dramatik nümunə adətən supernova kondensatları tərəfindən verilir, adətən SUNOCON (SUperNOva Condensate dən [19]) əlifbası ilə qısaldılmışdır, onları mükəmməl atmosferdə qatılaşdırılmış digər ulduztozlarından ayırmaq üçündür. SUNOCON'lar kalsiumda 44Ca olduqca böyük bir bolluq içərisindədirlər və 65 illik yarım ömrü olan çoxlu radioaktiv 44Ti tərkibində yoğunlaşdıqlarını nümayiş etdirirlər. SUNOCON, genişlənən supernova içərisində bir il yaxınlaşdıqda, lakin interstellar qazı ilə qarışdırmaq üçün lazım olan vaxtdan sonra soyuq bir radionuklid (xüsusilə 44Ca) halına gələcəkdə çıxan 44Ti nüvəli hələ də "canlı" (radioaktiv) idi. Onun kəşfi 1975-ci ildən bəri SUNOCON'ları bu şəkildə müəyyən etmək mümkün ola biləcəyini proqnozlaşdırdı. SiC SUNOCONs (supernovae'dan) yalnız AGB ulduzlarından SiC stardust kimi çox saydadir.

Stardustun özü (xüsusi ulduzlardan gələn SUNOCONs və AGB taxılları) kondensasiya edilmiş kosmik tozun təvazökar bir hissəsidir, bu da ümumi sıçrayışlı kütlələrin kütləsinin 0,1% -dən azını təşkil edir. Stardusta olan yüksək maraq, təkamül nəzəriyyəsinə və nüelosentezə aid olan yeni məlumatlardan gəlir.

Laboratoriyalar Yerin yaranmasından əvvəl mövcud olan qatıları tədqiq etmişlər [20]. Xüsusilə 1970-ci illərdə kosmokimyanlar günəş sisteminin isti bir qaz kimi başlamasına əmin olduqları zaman bu imkansızdılar. [21] yüksək temperatur ilə vaporize ediləcək hər hansı bir qatı maddədən məhrum olmuşdur. Stardustun mövcudluğu bu tarixi şəkili səhv göstərdi.

İstinadlar[redaktə | əsas redaktə]

  1. Broad, William J. (March 10, 2017). "Flecks of Extraterrestrial Dust, All Over the Roof". The New York Times. Retrieved March 10, 2017.
  2. Gengel, M.J.; Larsen, J.; Van Ginneken, M.; Suttle, M.D. (December 1, 2016). "An urban collection of modern-day large micrometeorites: Evidence for variations in the extraterrestrial dust flux through the Quaternary" (PDF). Bibcode:2017Geo....45..119G. doi:10.1130/G38352.1. Retrieved March 11, 2017.
  3. "Spacecraft Measurements of the Cosmic Dust Flux", Herbert A. Zook. doi:10.1007/978-1-4419-8694-8_5
  4. "Applications of the Electrodynamic Tether to Interstellar Travel" Gregory L. Matloff, Less Johnson, February, 2005
  5. "Spacecraft Measurements of the Cosmic Dust Flux", Herbert A. Zook. doi:10.1007/978-1-4419-8694-8_5
  6. Chow, Denise (26 October 2011). "Discovery: Cosmic Dust Contains Organic Matter from Stars". Space.com. Retrieved 2011-10-26.
  7. ScienceDaily Staff (26 October 2011). "Astronomers Discover Complex Organic Matter Exists Throughout the Universe". ScienceDaily. Retrieved 2011-10-27.
  8. Kwok, Sun; Zhang, Yong (26 October 2011). "Mixed aromatic–aliphatic organic nanoparticles as carriers of unidentified infrared emission features". Nature. 479 (7371): 80–3. Bibcode:2011Natur.479...80K. doi:10.1038/nature10542. PMID 22031328.
  9. Agle, DC; Brown, Dwayne; Jeffs, William (August 14, 2014). "Stardust Discovers Potential Interstellar Space Particles". NASA. Retrieved August 14, 2014.
  10. Starkey, Natalie (22 November 2013). "Your House is Full of Space Dust – It Reveals the Solar System's Story". Space.com. Retrieved 2014-02-16.
  11. Eberhard Grün (2001). Interplanetary dust. Berlin: Springer. ISBN 3-540-42067-3.
  12. Atkins, Nancy (March 2012), Getting a Handle on How Much Cosmic Dust Hits Earth, Universe Today
  13. Royal Astronomical Society, press release (March 2012), CODITA: measuring the cosmic dust swept up by the Earth (UK-Germany National Astronomy Meeting NAM2012 ed.), Royal Astronomical Society, archived from the original on 2013-09-20
  14. Markwick-Kemper, F.; Gallagher, S. C.; Hines, D. C.; Bouwman, J. (2007). "Dust in the Wind: Crystalline Silicates, Corundum, and Periclase in PG 2112+059". Astrophysical Journal. 668 (2): L107–L110. arXiv:0710.2225 . Bibcode:2007ApJ...668L.107M. doi:10.1086/523104.
  15. Cotton, D. V.; et al. (January 2016). "The linear polarization of Southern bright stars measured at the parts-per-million level". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 455: 1607–1628.
  16. Smith RK; Edgar RJ; Shafer RA (Dec 2002). "The X-ray halo of GX 13+1". Astrophys. J. 581(1): 562–69. arXiv:astro-ph/0204267 . Bibcode:2002ApJ...581..562S. doi:10.1086/344151.
  17. Zinner, E. (1998). "Stellar nucleosynthesis and the isotopic composition of premolar grains from primitive meteorites". Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 26: 147–188. Bibcode:1998AREPS..26..147Z. doi:10.1146/annurev.earth.26.1.147.
  18. D. D. Clayton & L. R. Nittler (2004). "Astrophysics with Presolar Stardust". Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 42 (1): 39–78. Bibcode:2004ARA&A..42...39C. doi:10.1146/annurev.astro.42.053102.134022.
  19. D. D. Clayton, Moon and Planets 19, 109 (1978)
  20. Clayton, Donald D. (2000). "Planetary solids older than the Earth". Science. 288 (5466): 619. doi:10.1126/science.288.5466.617f.
  21. Grossman, L. (1972). "Condensation in the primitive solar nebula". Geochim. Cosmochim. Acta. 36: 597–619.