Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Как увидеть межзвездную пыль – исходный материал звезд?

"Когда б вы знали, из какого сора

Растут стихи, не ведая стыда…"

А.Ахматова

   

 

 

     Как можно исследовать межзвездную пыль на расстояниях в тысячи и миллионы световых лет, тем более, что ее средняя плотность в пространстве невообразимо мала – всего 10 в минус 25 степени грамм в кубическом сантиметре.

 

     Пыль вместе с межзвездным газом образует газопылевое вещество, в котором газа по массе в сто раз больше, чем пыли.

 

 

 

    Пылинки проявляет себя прежде всего избирательным рассеянием света расположенных за ними звезд. Пылинки размером в десятые и сотые доли микрона рассеивают приходящее от звезд коротковолновое электромагнитное излучение, а для более длинноволнового они не служат препятствием, и оно свободно проходит.

   Поэтому звезды, свет которых прошел через пылевую среду, кажутся более красными. А как узнать, звезды покраснели из-за влияния межзвездной пыли, или они в действительности такого цвета? Настоящий цвет звезд определяется их температурой. Ее оценивают по потенциалам возбуждения линий атомов и ионов в спектрах звезд. Полученной температуре должен соответствавать и непрерывный спектр звезды -  распределение интенсивности излучения по длинам волн. Но, если свет звезды прошел через пылевую среду, то в красном и инфракрасном участках спектра наблюдается избыточное для данной температуры излучение. Это покраснение свидельствует о  присутствии пыли в межзвездном пространстве и о размерах рассеивающих пылинок.

   Если между звездами и наблюдателем расположено плотное облако более крупных, размером в микрон,  пылинок, то поглощается свет  звезд во всех длинах волн, и в этом направлении звезд почти не видно. Например, рядом с участками Млечного Пути, заполненными огромным количеством звезд, видны темные области - «Угольные мешки».

   Часто можно наблюдать, что звезды погружены в раноцветные газопылевые облака. Газ флюоресцирует под действием излучаемого звездами ультрафиолета, а пыль отражает свет звезд. В зависимости от их температуры звезды могут быть различных цветов, поэтому и туманности так живописны.

   Более кортковолновое излучение звезд, попадая на холодные пылинки, нагревает их и переизлучается в инфракрасном диапазоне, образуя инфракрасные ореолы вокруг старых звезд и планетарных туманностей.

   Многие пылинки приобретают заряд: отрицательный - при налипании электронов (межзвездный газ – плазма), положительный – при фотоэффекте под действием ультрафиолетового излучения горячих звезд. Заряженные пылинки выстраиваются вдоль силовых линий межзвездных магнитных полей и образуют пространственные структуры, проходя через которые, свет далеких  звезд поляризуется. Это явление служит источником информации о форме пылинок, их заряде, присутствии в них металлов и т.п.

   Межзвездные пылинки оказываются не такими уж незаметными. Они обнаруживают себя рассеянием, поглощением,  отражением, переизлучением, и поляризацией света звезд. Наблюдая эти явления, астрофизики определяют размеры пылинок, их массу, химический состав, форму, магнитные свойства и другие особенности.

   В радиодиапазоне наблюдают излучение разных молекул, в том числе и органических, образующихся на поверхности пылинок.

   Если  молекулы воды, гидроксила, окиси кремния находятся в возбужденном состянии, то они могут стать источниками мазерного (в радиоволновом диапазоне) излучения.

   Но астрофизики стремятся изучать сами межзвездные пылинки в земных лабораториях. Это сложная задача, так как солнечный ветер препятствует попаданию этих пылинок внутрь Солнечной системы, а попавшие межзвездные пылинки надо научиться отличать от межпланетных.

   Космические аппараты Кассини, Уллис и Галилео, двигаясь по своим орбитам с большой скоростью, «на ходу» захватывали пробы пыли и исследовали их некоторые свойства. Считается, что среди межпланетных встречались и межзвездные пылинки. Они отличались формой орбит и скоростью, но доставить на Землю капсулы с пылью было невозможно.

   Космический аппарат Хаббл изучает свойства межзвездного вещества в окрестностях аппаратов Вояджер-1 и Вояджер-2 и передает эту важную информацию на Землю. Запущенные 40 лет тому  назад, они достигли границ Солнечной системы и выходят в межзвездное пространство, продолжая держать связь с Землей. Сигнал от Вояджера-1 доходит до Земли за 38 часов, от Вояджера-2 – за 31 час, а от Луны, для сравнения расстояний, - всего за 1,3 секунды.

   Космический аппарат Stardust все же доставил в земную лабораторию  межзвездныую пыль, правда, всего 7 пылинок. Он сбросил контейнер с пробой пыли, взятой из головы кометы Уайлда-2, в которой содержались и эти пылинки.

Исследование драгоценных объектов производится с величайшей осторожностью и тщательностью.