NASA 탐사선이 성간 공간에서 먼지를 포착했을 수 있습니다.

성간 먼지 후보 오리온의 회절 패턴

이 잘못된 색상 이미지는 2004년 NASA의 스타더스트 우주선이 수집한 최초의 성간 먼지 후보 오리온의 회절 패턴을 보여줍니다. (이미지 크레디트: 잭 게인포스)



2004년 NASA의 혜성을 추적하는 Stardust 탐사선이 포착한 7개의 작은 암석 알갱이는 성간 공간의 광대한 영역에서 온 방문객일 수 있다고 연구자들은 말합니다.



스타더스트에서 나온 이 성간 먼지 티끌은 예상보다 더 푹신하고 다양해 언젠가 태양계의 기원을 밝혀줄 발견이 될 것이라고 과학자들은 덧붙였다.

성간 먼지 티끌은 별 사이의 거대한 공간을 관통하는 암석 조각입니다. 초신성과 고대 별은 생명체에 필요한 탄소, 질소 및 산소와 같은 요소를 포함하는 성간 먼지를 생성합니다. [ NASA의 스타 더스트 탐사선이 지구로 귀환 (비디오) ]



'성간 먼지를 분석함으로써 우리는 우리 자신의 기원을 이해할 수 있습니다'라고 버클리 캘리포니아 대학의 행성 과학자인 앤드류 웨스트팔(Andrew Westphal)이 말했습니다. '사람들이 인류의 기원을 이해하기 위해 예를 들어 450만 년 된 유인원 화석을 찾기 위해 아프리카로 가는 것처럼, 우리는 45억 년 전에 태양계를 형성하는 데 도움이 된 물질을 보고 싶습니다.'

혜성 추적자가 성간 먼지를 포착하다

NASA는 1999년에 혜성 Wild-2('Vilt-2'로 발음)의 여파로부터 먼지를 수집하는 임무를 수행하기 위해 Stardust 우주선을 발사했습니다. 스타더스트는 2004년 혜성과 만났고 2006년에는 샘플 컨테이너를 낙하산을 통해 지구로 되돌려 보냈습니다. [ 스타더스트 미션의 진행 방식 (인포그래픽) ]

그러나 스타더스트가 우주선의 수집기 트레이 한쪽에서 혜성 와일드-2의 샘플을 캡처하는 동안 다른 쪽은 뱀주인자리 방향에서 나오는 흐름에서 성간 먼지 조각을 잡기 위해 혜성에서 반대쪽으로 향했습니다. 트레이는 195일 동안 우주에 노출되어 99.8%가 공기인 스펀지 같은 구조를 가진 얼어붙은 연기와 유사한 다공성 물질인 실리카 에어로겔 타일의 입자를 포착했습니다.



Stardust의 샘플이 지구에 도달한 지 거의 10년이 지난 지금, 물질에 대한 예비 분석에 따르면 탐사선이 포착한 먼지 티끌 중 7개는 태양계 외부에서 기원했을 수 있습니다. 그것이 확인된다면, 이 작은 암석 조각은 우주선이 지구로 돌아온 최초의 성간 먼지를 나타낼 것입니다.

Westphal은 demokratija.eu에 '이것은 우리가 식별한 태양계 외부의 고체 물질에 대한 최초의 동시대 샘플입니다. '망원경으로 성간 먼지를 보는 대신 이제 우리는 현미경으로 우주에서 수집한 샘플을 볼 수 있습니다.'

키스톤 장치는 NASA에서 피코키스톤을 잘라냅니다.



키스톤 장치는 휴스턴의 존슨 우주 센터에 있는 NASA의 스타더스트 우주선 성간 집진기에서 피코키스톤을 잘라냅니다.(이미지 크레디트: ESA / Rosetta / NAVCAM)

자원 봉사 스타 더스트 과학자

과학자들은 Stardust@home 프로젝트에서 전 세계 자원 봉사자들의 도움을 받았습니다. 스스로를 'Dusters'라고 부르는 이 시민 과학자들은 수집기 트레이의 에어로겔 타일 사이에 있는 Stardust의 알루미늄 호일 조각과 에어로겔에 입자가 만드는 미세한 영향에 대한 백만 개 이상의 디지털 이미지를 연구하는 데 도움을 주었습니다.

Westphal은 '커뮤니티로서의 Dusters는 트랙을 찾는 데 정말 능숙합니다. 우리보다 훨씬 뛰어납니다.'라고 Westphal이 말했습니다.

이 이미지는 NASA에 대한 먼지 입자 충돌의 하향식 보기를 보여줍니다.

이 이미지는 NASA의 Stardust 우주선 Al 호일 수집기에 먼지 입자가 충돌하는 것을 위에서 아래로 보여줍니다.(이미지 제공: 스타더스트 ISPE/NRL)

연구원들과 시민 과학자들은 입자가 에어로겔 타일에 충돌하면서 생성된 71개의 트랙을 분석했습니다. 분석 결과 2개의 궤도를 식별할 수 없었지만 66개의 궤도는 우주선 파편으로 인해 발생했으며 3개의 잠재적인 성간 먼지 알갱이가 남게 되었습니다. 그들의 발견자들은 이 입자들을 오리온(Orion), 하이라브룩(Hylabrook), 소록(Sorok)이라고 명명했습니다.

캐나다 온타리오주의 은퇴한 목수인 Bruce Hudson은 우주에 대한 친화력 때문에 Orion이라는 이름을 선택했습니다. 영국 버킹엄셔(Buckinghamshire)에 있는 나오미 워즈워스(Naomi Wordsworth)는 로버트 프로스트(Robert Frost)의 시에서 Hylabrook을 가져왔습니다. 그리고 Westphal과 그의 동료인 Sorok.

'Sorok은 트랙 40이었고 'sorok'는 러시아어로 40을 의미합니다.'라고 Westphal은 말했습니다.

과학자들은 또한 원래 성간 먼지를 모으기 위한 표면으로 계획되지 않은 스타더스트의 알루미늄 호일에 만들어진 25개의 분화구를 관찰했습니다. 이 구덩이 중 4개에는 우주선의 어떤 것과도 화학적으로 다른 부분적으로 녹은 잔류물이 늘어서 있어 성간 먼지에서 온 것임을 암시합니다.

연구 공동저자인 워싱턴 D.C. 해군 연구소의 물리학자이자 나노천문학자인 Rhonda Stroud는 성명에서 '그들은 약간 튀었지만 대부분의 입자는 여전히 분화구 바닥에 있었습니다.

나사

NASA의 스타더스트 탐사선은 임무를 수행하는 동안 두 개의 혜성을 방문했습니다. 이 demokratija.eu 인포그래픽에서 NASA의 Stardust 임무가 어떻게 작동했는지 확인하십시오.(이미지 크레디트: Karl Tate/demokratija.eu)

성간 공간의 먼지 입자

스타더스트가 수집한 성간 먼지 티끌은 매우 작습니다.

Westphal은 demokratija.eu에 '가장 큰 입자 3개의 무게는 대략 3피코그램 또는 1조분의 1그램입니다. 그 중 1조 개는 티스푼에 들어갈 정도입니다.'라고 Westphal은 말했습니다. '다른 입자들은 질량이 피코그램보다 천 배 작은 펨토그램과 비슷합니다. 대체로, 스타더스트가 포획한 성간 먼지의 양은 수집한 혜성 물질 양의 백만분의 1도 되지 않았습니다.'

연구원들은 강력한 현미경을 사용하여 이러한 먼지 입자를 분석했습니다. Westphal은 '우리가 사용한 X선 현미경 중 하나는 Lawrence Berkeley 연구소의 Advanced Light Source로, 작은 쇼핑몰 크기의 싱크로트론입니다.'라고 Westphal은 말했습니다. '우리가 사용한 다른 것은 시카고 근처의 Advanced Photon Source와 프랑스 그르노블의 European Synchrotron Radiation Facility로, 대형 쇼핑몰 크기입니다. 이것들은 우리가 우주에서 날 수 있기를 결코 바랄 수 없는 도구입니다. 이것이 샘플 반환 임무의 주요 이점 중 하나입니다.'

이 7가지 곡물은 크기, 구성 및 구조면에서 놀라울 정도로 다양한 것으로 판명되었습니다. 작은 것들은 큰 것들과 크게 다르며 다른 역사를 경험했을 수도 있습니다.

'성간 먼지 입자가 거의 같은 구조를 가지고 있다는 비교적 단순한 그림은 옳지 않습니다.'라고 Westphal이 말했습니다. '각 입자는 고유한 개별적인 복잡한 역사를 가지고 있어야 합니다.'

입자 중 3개에는 황 화합물도 포함되어 있습니다. 일부 천문학자들은 이전에 황이 성간 먼지 입자에서 발생하지 않는다고 주장했기 때문에 이것은 중요하다고 연구원들은 말했습니다.

또한, 더 큰 입자의 대부분은 다른 입자의 덩어리로 구성된 예기치 않게 푹신푹신했습니다. 대조적으로, 성간 입자의 가장 단순한 모델은 티끌이 각각 조밀한 입자로 구성되어야 한다고 제안합니다.

'두 개의 가장 큰 솜털 같은 입자가 감람석이라고 불리는 규산마그네슘-철-규산염 광물인 결정 물질을 가지고 있다는 사실은 이것이 다른 별 주위의 원반에서 나온 입자이고 성간 매질에서 변형된 입자임을 암시할 수 있습니다'라고 Westphal은 말했습니다. 성명. '천문 관측만으로는 탐색할 수 없는 성간 먼지 입자의 놀라운 다양성을 처음으로 엿볼 수 있는 것 같습니다.'

우주 먼지에 갇힌 은하 샘플

과학자들은 이전에 원시 운석 내의 성간 먼지 입자를 관찰했으며 혜성에서 나온 것으로 추정되는 지구 성층권의 성간 먼지 티끌을 수집하기 위해 항공기를 사용하기도 했습니다.

그러나 이들은 Stardust가 반환한 것과 같은 동시대의 성간 먼지 입자가 아닙니다. Westphal은 '우리는 그것들이 태양계보다 훨씬 더 오래된 것이라고 생각하며, 태양 성운을 태양계로 변환하는 데 관련된 폭력적인 과정의 생존자입니다.'라고 Westphal은 말했습니다. '그들은 성간 먼지가 어떤 것인지 완전히 나타내지 않습니다. 왜냐하면 그들은 살아남기 위해 강인해야 했고, 더 연약한 다른 것들은 전혀 잘 살아남지 못했기 때문입니다.'

이에 비해 스타더스트의 먼지는 '성간 먼지의 수명이 5천만에서 1억 년에 불과하기 때문에 비교적 새로운 것'이라고 이번 연구의 공동 저자인 버클리 캘리포니아 대학의 연구 물리학자인 안나 버터워스(Anna Butterworth)는 성명에서 밝혔다. '우리는 우리의 현대 은하를 샘플링하고 있습니다.'

스타더스트가 수집한 성간 먼지 입자의 양은 초기 갈릴레오가 수행한 성간 먼지 관측을 기반으로 했을 때 예상외로 적습니다. 율리시스 우주 탐사선 , 베스트팔이 말했다.

'율리시스와 갈릴레오가 본 입자의 수는 성간 먼지의 천문학적 관측으로 설명된 것보다 훨씬 더 많았다'고 Westphal이 말했습니다. '우리의 관측은 천문 관측과 더 일치합니다.'

이 불일치에 대한 한 가지 가능한 설명은 일부 입자의 푹신함에서 비롯됩니다. '햇빛의 압력은 그러한 입자에 중요하며, 입자가 충분히 푹신하면 태양의 중력 때문에 태양계를 향해 가속하는 대신 태양계에 도달하지 못할 수 있습니다.' 다시 말해, 성간 먼지가 태양에 가까워지려고 할 때, 태양광은 중력이 입자를 안쪽으로 끌어들이는 것보다 더 많은 힘으로 많은 입자를 바깥쪽으로 밀어낼 수 있습니다. 따라서 Ulysses와 Galileo는 태양계의 더 먼 지역에 있었기 때문에 Stardust보다 더 많은 성간 먼지 입자를 보았을 수 있습니다.

성간 공간의 맛?

Westphal은 연구원들이 성간 공간의 파편 조각을 확실하게 말하기 전에 추가 테스트를 수행해야 한다고 경고했습니다. 과학자들은 표본에서 산소 동위원소를 분석할 것입니다. 안정한 산소 원자는 핵에 8~10개의 중성자를 가지고 있으며, 태양계의 물질은 은하계의 다른 곳에서 발견되는 물질과 다른 산소의 독특한 동위원소 비율을 가지고 있습니다.

잠재적인 성간 물질은 매우 적기 때문에 분석하기 어렵습니다. 그러나 '이러한 측정을 수행하는 장비는 존재하며 우주선이 발사되었을 때 존재하지 않았던 장비'라고 Westphal은 말했습니다. '샘플 반환 임무가 있다는 것이 큰 장점입니다. 우주에서는 절대 날 수 없고, 임무가 날아갔을 때는 존재하지 않았던 최첨단 기술을 사용할 수 있습니다.'

과학자들은 Stardust 수집기 트레이에서 더 많은 성간 먼지가 발견될 수 있다고 언급했습니다. Dusters가 추가로 발견한 100개의 트랙은 아직 분석되지 않았으며 현재까지 132개의 에어로겔 타일 중 77개만 스캔되었습니다. Westphal은 총 12개 이하의 성간 먼지 입자를 발견할 것으로 예상한다고 말했습니다.

Westphal은 '진행 중인 Stardust@home 프로젝트에 사람들을 초대하고 성간 먼지를 찾는 재미를 느끼도록 합니다.'라고 Westphal이 말했습니다. '시민 과학자들이 그곳에서 실질적인 기여를 하고 있습니다.'

Westphal은 '이것은 성간 입자의 다양성과 복잡성에 대한 첫 번째 일견일 뿐입니다. 우리가 수집한 입자가 너무 적기 때문에 여기에서 성간 매체에 대해 배운 것을 태양계의 형성에 대해 더 많이 배우기에는 아직 너무 이릅니다. 지금 우리가 원하는 것은 소수가 아닌 수백 또는 수천 개의 입자를 수집하는 것을 목표로 하는 새로운 임무입니다.'

과학자들은 그들의 발견을 자세히 설명했습니다. 과학저널 8월 15일자 .

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