Csillagközi porszemcséket hozott az űrszivacs

Az aerogélt mikroszkóppal vizsgálják át, az üstökösből, illetve a csillagközi térből eredő porszemek után kutatva

A Stardust űrszonda által gyűjtött porszemcsék közül hét gyaníthatóan csillagközi eredetű. Kristályszerkezetük és méretük nagyon eltérő; kémiai összetételük és a becsapódás iránya alapján különböztették meg őket a többi porszemtől.

Az űrszonda fő feladata az volt, hogy a Wild–2 üstökös fején átrepülve porszemeket gyűjtsön. Ehhez azonban közel hét évig kellett utaznia a Naprendszerben, ezért a küldetést arra is kihasználta a NASA, hogy 2000-ben és 2002-ben több hónapon keresztül a bolygóközi térnek az üstököstől távoli részén is gyűjtsenek porszemeket.

Az aerogél (egyfajta habosított üveg, a szivacsszerű szerkezet 99,8 százalékban levegőt tartalmaz) mintagyűjtőt és egy alumínium fóliát 195 napra kitették a bolygóközi térbe, ahol a csillagközi poráram részecskéivel találkozott a szonda. Az önkéntesek segítségével átkutatott aerogélben 71 becsapódási nyomot találtak, az alumíniumfóliában pedig további 25 porszem hagyott kráterszerű nyomot. Andrew J. Westphal (Berkeley-i Kaliforniai Egyetem) és munkatársai a becsapódó részecskék pályája és összetétele alapján hetet közülük csillagközi eredetűnek vélnek. A megvizsgált porszemcsék a vártnál porózusabb szerkezetűek.

A Stardust szonda küldetésének célpontja a Wild–2 üstökös volt, amelynek fején 2004 elején repült keresztül Forrás: NASA/JPL

Távoli csillagokból származó porszemek

A három legnagyobb porszemcse tömege is mindössze 3 pikogramm (1 pikogramm = 10–12 gramm, azaz egy billiomod gramm) – egybillió ilyen szemcse tenne ki egy kávéskanálnyi mennyiséget. A többi részecske a femtogrammos nagyságrendbe esik, vagyis az előzőeknél is ezerszer kisebbek. A részecskék közül háromban kénvegyületeket találtak.

A felfedezés azért fontos, mert korábban a csillagászok egységesen azon a véleményen voltak, hogy a csillagközi porszemcsékben nem fordul elő kén. Ugyancsak meglepő a szemcsék porózus, bolyhos szerkezete: úgy tűnik, mintha több, apróbb szemcséből álltak volna össze. A két legnagyobb részecskében kristályos szerkezetű anyagot találtak, az olivin nevű, magnéziumot, vasat és szilíciumot tartalmazó ásványt. Ebből a kutatók arra következtettek, hogy a szemcsék más csillagok közüli porkorongokban keletkezhettek, majd a csillagközi térben utazva átalakult a szerkezetük.

Az világűrből visszahozott aerogélt a NASA Johnson Űrközpontja tisztaszobájában vizsgálják. A laboratórium levegője százszor kevesebb porszemcsét tartalmazhat, mint egy kórházi műtő Forrás: NASA

Az internetezőket is bevonták

A NASA 1999. február 7-én indította útnak a Stardust űrszondát. A szonda 2002-ben elrepült egy kisbolygó mellett, majd 2004. január 2-án megközelítette a Wild–2 üstököst. Átrepült az üstökös kómáján, miközben az égitest anyagából származó porszemcséket gyűjtött. Ezután visszatért a Föld közelébe, és az üstökös közelében, illetve a 4,6 milliárd kilométeres útja többi részén gyűjtött mintákat tartalmazó kapszulát 2006 januárjában ledobta a Földre. Azonnal megkezdődött a minták vizsgálata, az aerogélben csapdába esett porszemek aprólékos keresésébe a Stardust@home program keretében az internetező közösséget is bevonták. A sikeres küldetés teljesítése után a Stardust szonda (immár Stardust-NEXT néven) megközelített egy másik üstököst, amelyen sikerült egy korábbi, mesterséges becsapódás nyomát is megfigyelni.

Így néz ki a mikroszkóp alatt az űrszonda alumíniumfólia-detektorába csapódott egyik porszemcseForrás: Stardust ISPE/ NRLmiddle

Évmilliárdos sodródás

A csillagközi porszemcsék a szupernóvák felrobbanása és más öreg csillagok aktivitása nyomán keletkeznek. Ezután évmilliókon, évmilliárdokon keresztül sodródnak a csillagközi térben. A szemcsékben az élet létrejöttéhez szükséges elemek, szén, oxigén és nitrogén is megtalálhatók. A kutatók remélik, hogy a részecskék vizsgálata közelebb vihet a Naprendszer múltjának megismeréséhez is. Ezzel együtt a kutatók hangsúlyozzák, hogy még további vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy a részecskék csillagközi eredetét minden kétséget kizáróan alátámasszák. További porszemcsékre is bukkanhatnak, mert az aerogél 132 blokkjából még csak 77-et vizsgáltak át teljes tüzetességgel, az eredetileg nem is részecskegyűjtésre szánt alumíniumfólia felületének pedig még csak 5 százalékát kutatták át.

Az eddigi kutatás során az aerogélben talált 71 mikroszkopikus nyom közül 31 esetében a porszemet a környező aerogéllel együtt a NASA Johnson Űrközpontban kiemelték és Berkeley-be vitték, ahol a porszemeket pásztázó röntgenmikroszkóppal vizsgálták meg. Többségüket (a 71 közül 66-ot) ki kellett zárni a további vizsgálatból, mert fém alumíniumot tartalmaztak, ami nem fordul elő a világűrben. A kutatók valószínűnek tartják, hogy az alumínium az űrszonda anyagából származik, a szonda testének más részeit érő becsapódások hatására lökődött ki és esett az aerogél fogságába.

Az aerogél átkutatásának bonyolultságát jelzi, hogy nyolc év elteltével a kutatók még mindig csak előzetes eredményekről tudnak beszámolni. Két nyomhoz tartozó porszemet nem sikerült azonosítani, a maradék háromnál gyanítják a csillagközi eredetet. A további négy gyanús porszemet az alumíniumfóliában találták.

Forrás: NASA

Az aerogélt mikroszkóppal vizsgálják át, az üstökösből, illetve a csillagközi térből eredő porszemek után kutatva Forrás: ESA/Rosetta/NAVCAM

Csapatmunka

A kutatók eredményeikről a Science 2014. augusztus 14-i számában közölték cikküket. (Eredményeikről tavasszal a Hold- és bolygókutatók 45. konferenciáján is beszámoltak, de az ott megjelent cikk nem érte el a nemzetközi sajtó ingerküszöbét). A cikk érdekessége, hogy minden bizonnyal versenyre kelhet a legtöbb szerzős tudományos cikk dicsőségéért, mert a nem kevesebb mint 66 név szerint felsorolt kutató után a szerzők közt említik meg a Stardust@home program 30714 önkéntes porelemzőjét – a programba egyébként mostanáig több mint 32 ezer önkéntes kapcsolódott be.