مرحبًا. في هذه المحاضرة سنتحدث معكم عن الغبار. ولكن ليس عن النوع الذي يتراكم في غرفتك، بل عن الغبار الكوني. ما هذا؟
الغبار الكوني هو توجد جزيئات صغيرة جدًا من المادة الصلبة في أي مكان في الكون، بما في ذلك غبار النيزك والمواد البينجمية التي يمكنها امتصاص ضوء النجوم وتشكيل السدم المظلمة في المجرات. توجد جزيئات غبار كروية يبلغ قطرها حوالي 0.05 ملم في بعض الرواسب البحرية؛ ويعتقد أن هذه هي بقايا 5000 طن من الغبار الكوني الذي يسقط على الكرة الأرضية كل عام.
ويعتقد العلماء أن الغبار الكوني يتشكل ليس فقط من اصطدام وتدمير الأجسام الصلبة الصغيرة، ولكن أيضا بسبب تكثيف الغاز بين النجوم. يتميز الغبار الكوني بأصله: يمكن أن يكون الغبار بين المجرات، وبين النجوم، وبين الكواكب، وحول الكواكب (عادة في نظام حلقي).
تنشأ حبيبات الغبار الكوني بشكل رئيسي في الغلاف الجوي للنجوم التي تنتهي ببطء - الأقزام الحمراء، وكذلك أثناء العمليات الانفجارية على النجوم والطرد العنيف للغاز من قلب المجرات. وتشمل المصادر الأخرى للغبار الكوني السدم الكوكبية والنجمية الأولية، والأجواء النجمية، والسحب بين النجوم.
إن سحب الغبار الكوني بأكملها، الموجودة في طبقة النجوم التي تشكل درب التبانة، تمنعنا من مراقبة العناقيد النجمية البعيدة. مجموعة نجمية مثل الثريا مغمورة بالكامل في سحابة غبار. ألمع النجوم في هذا العنقود تضيء الغبار كما يضيء فانوس الضباب في الليل. الغبار الكوني لا يمكن أن يلمع إلا عن طريق الضوء المنعكس.
إن الأشعة الزرقاء للضوء التي تمر عبر الغبار الكوني تكون ضعيفة أكثر من الأشعة الحمراء، لذلك يبدو ضوء النجوم الذي يصل إلينا مصفرًا أو حتى محمرًا. تظل مناطق بأكملها من الفضاء العالمي مغلقة أمام المراقبة على وجه التحديد بسبب الغبار الكوني.
الغبار بين الكواكب، على الأقل في القرب النسبي من الأرض، هو مادة مدروسة إلى حد ما. ملء كامل مساحة النظام الشمسي وتتركز في مستوى خط الاستواء، وقد ولد في معظمه نتيجة الاصطدامات العشوائية للكويكبات وتدمير المذنبات التي تقترب من الشمس. في الواقع، لا يختلف تكوين الغبار عن تكوين النيازك التي تسقط على الأرض: فمن المثير للاهتمام دراسته، ولا يزال هناك العديد من الاكتشافات التي يتعين القيام بها في هذا المجال، ولكن يبدو أنه لا يوجد شيء محدد دسيسة هنا. ولكن بفضل هذا الغبار بالذات، في الطقس الجيد في الغرب مباشرة بعد غروب الشمس أو في الشرق قبل شروق الشمس، يمكنك الاستمتاع بمخروط شاحب من الضوء فوق الأفق. هذا هو ما يسمى بالضوء البروجي - ضوء الشمس المبعثر بواسطة جزيئات الغبار الكوني الصغيرة.
الغبار بين النجوم أكثر إثارة للاهتمام. ميزتها المميزة هي وجود قلب صلب وقشرة. يبدو أن النواة تتكون أساسًا من الكربون والسيليكون والمعادن. وتتكون القشرة بشكل رئيسي من عناصر غازية مجمدة على سطح النواة، متبلورة تحت ظروف "التجميد العميق" للفضاء بين النجوم، وهذا حوالي 10 كلفن والهيدروجين والأكسجين. ومع ذلك، هناك شوائب من الجزيئات الأكثر تعقيدا. هذه هي الأمونيا والميثان وحتى الجزيئات العضوية متعددة الذرات التي تلتصق بذرة من الغبار أو تتشكل على سطحها أثناء التجوال. بعض هذه المواد، بالطبع، تطير بعيدا عن سطحها، على سبيل المثال، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية، ولكن هذه العملية قابلة للعكس - بعضها يطير بعيدا، والبعض الآخر يتجمد أو يتم تصنيعه.
إذا تشكلت مجرة، فإن مصدر الغبار فيها يكون واضحًا للعلماء من حيث المبدأ. وأهم مصادرها هي المستعرات والمستعرات الأعظمية، التي تفقد جزءًا من كتلتها، مما يؤدي إلى "إلقاء" قشرتها في الفضاء المحيط. بالإضافة إلى ذلك، يولد الغبار أيضًا في الغلاف الجوي المتوسع للعمالقة الحمراء، حيث يُجرف حرفيًا بعيدًا عن طريق الضغط الإشعاعي. يوجد في جوها البارد، وفقًا لمعايير النجوم، (حوالي 2.5 - 3 ألف كلفن) الكثير من الجزيئات المعقدة نسبيًا.
ولكن هنا لغز لم يتم حله بعد. لقد كان يُعتقد دائمًا أن الغبار هو نتاج تطور النجوم. بمعنى آخر، يجب أن تولد النجوم، وتوجد لبعض الوقت، وتتقدم في العمر، ولنقل، تنتج الغبار في انفجار المستعر الأعظم الأخير. ولكن ما الذي جاء أولاً - البيضة أم الدجاجة؟ الغبار الأول اللازم لولادة نجم، أو النجم الأول، الذي ولد لسبب ما دون مساعدة من الغبار، قد تقدم في السن، وانفجر، مكونًا الغبار الأول.
ماذا حدث في البداية؟ بعد كل شيء، عندما حدث الانفجار الكبير قبل 14 مليار سنة، لم يكن هناك سوى الهيدروجين والهيليوم في الكون، ولم يكن هناك أي عناصر أخرى! عندها بدأت المجرات الأولى بالخروج منها، سحب ضخمة، وفيها النجوم الأولى، التي كان عليها أن تمر بمسار حياة طويل. يجب أن تؤدي التفاعلات النووية الحرارية في قلب النجوم إلى "طهي" عناصر كيميائية أكثر تعقيدًا، وتحويل الهيدروجين والهيليوم إلى كربون ونيتروجين وأكسجين وما إلى ذلك، وبعد ذلك يجب أن يلقي النجم بكل ذلك في الفضاء، وينفجر أو يتخلص تدريجيًا من طاقته. صدَفَة.
ثم احتاجت هذه الكتلة إلى أن تبرد وتبرد وتتحول في النهاية إلى غبار. لكن بالفعل بعد ملياري سنة من الانفجار الكبير، كان هناك غبار في المجرات الأولى! وباستخدام التلسكوبات تم اكتشافه في مجرات تبعد عنا 12 مليار سنة ضوئية. وفي الوقت نفسه، فإن 2 مليار سنة هي فترة قصيرة جدًا بالنسبة لدورة الحياة الكاملة للنجم: خلال هذا الوقت، ليس لدى معظم النجوم الوقت الكافي للتقدم في السن. من أين جاء الغبار في المجرة الشابة، إذا لم يكن هناك شيء سوى الهيدروجين والهيليوم، فهو لغزا.
وبالنظر إلى ذلك الوقت، ابتسم الأستاذ قليلا.
لكنك ستحاول حل هذا اللغز في المنزل. دعونا نكتب المهمة.
العمل في المنزل.
1. حاول تخمين ما الذي جاء أولاً، النجم الأول أم الغبار؟
مهمة إضافية.
1. تقرير عن أي نوع من الغبار (بين النجوم، بين الكواكب، حول الكواكب، بين المجرات)
2. مقال. تخيل نفسك كعالم مكلف بدراسة الغبار الكوني.
3. الصور. محلية الصنع
مهمة للطلاب:
1. حاول تخمين ما الذي جاء أولاً، النجم الأول أم الغبار؟
1. لماذا هناك حاجة للغبار في الفضاء؟
1. الإبلاغ عن أي نوع من الغبار. يتذكر الطلاب السابقون في المدرسة القواعد.
2. مقال. اختفاء الغبار الكوني.
3. الصور.
الغبار الكوني وتكوينه وخصائصه غير معروف كثيرًا للأشخاص غير المشاركين في دراسة الفضاء خارج كوكب الأرض. إلا أن مثل هذه الظاهرة تترك آثارها على كوكبنا! دعونا نلقي نظرة فاحصة على مصدرها وكيف تؤثر على الحياة على الأرض.
مفهوم الغبار الكوني
عادة، يتضمن مفهوم الغبار الكوني التمييز بين الأنواع الموجودة بين النجوم وبين الكواكب. ومع ذلك، كل هذا مشروط للغاية. ويعتبر الخيار الأكثر ملاءمة لدراسة هذه الظاهرة هو دراسة الغبار القادم من الفضاء على حدود النظام الشمسي أو خارجه.
السبب وراء هذا النهج الإشكالي لدراسة الجسم هو أن خصائص الغبار خارج كوكب الأرض تتغير بشكل كبير عندما يكون بالقرب من نجم مثل الشمس.
نظريات أصل الغبار الكوني
تهاجم تيارات الغبار الكوني سطح الأرض باستمرار. السؤال الذي يطرح نفسه من أين تأتي هذه المادة. تثير أصولها الكثير من الجدل بين الخبراء في هذا المجال.
تتميز النظريات التالية لتكوين الغبار الكوني:
- اضمحلال الأجرام السماوية. يعتقد بعض العلماء أن الغبار الكوني ليس أكثر من نتيجة لتدمير الكويكبات والمذنبات والنيازك.
- بقايا سحابة من نوع الكواكب الأولية. هناك نسخة يتم بموجبها تصنيف الغبار الكوني على أنه جسيمات دقيقة لسحابة كوكبية أولية. إلا أن هذا الافتراض يثير بعض الشكوك بسبب هشاشة المادة المتناثرة بدقة.
- نتيجة انفجار على النجوم. ونتيجة لهذه العملية، وفقا لبعض الخبراء، يحدث إطلاق قوي للطاقة والغاز، مما يؤدي إلى تكوين الغبار الكوني.
- الظواهر المتبقية بعد تكوين الكواكب الجديدة. لقد أصبح ما يسمى "قمامة" البناء هو الأساس لظهور الغبار.
الأنواع الرئيسية للغبار الكوني
لا يوجد حاليًا تصنيف محدد لأنواع الغبار الكوني. يمكن تمييز الأنواع الفرعية من خلال الخصائص البصرية وموقع هذه الجسيمات الدقيقة.
لنتأمل سبع مجموعات من الغبار الكوني في الغلاف الجوي، تختلف في المؤشرات الخارجية:
- شظايا رمادية ذات شكل غير منتظم. وهي ظواهر متبقية بعد اصطدام النيازك والمذنبات والكويكبات التي لا يزيد حجمها عن 100-200 نانومتر.
- جزيئات تشبه الخبث وتشبه الرماد. يصعب التعرف على مثل هذه الأشياء فقط من خلال العلامات الخارجية، لأنها خضعت للتغيرات بعد مرورها عبر الغلاف الجوي للأرض.
- الحبوب مستديرة الشكل، ولها خصائص مشابهة للرمال السوداء. ظاهريًا، تشبه مسحوق المغنتيت (خام الحديد المغناطيسي).
- دوائر سوداء صغيرة ذات لمعان مميز. ولا يتجاوز قطرها 20 نانومتر، مما يجعل دراستها مهمة شاقة.
- كرات أكبر من نفس اللون مع سطح خشن. يصل حجمها إلى 100 نانومتر ويجعل من الممكن دراسة تركيبها بالتفصيل.
- كرات ذات لون معين مع غلبة اللونين الأسود والأبيض مع شوائب الغاز. تتكون هذه الجسيمات الدقيقة ذات الأصل الكوني من قاعدة سيليكات.
- كرات ذات هيكل غير متجانس مصنوعة من الزجاج والمعدن. تتميز هذه العناصر بأحجام مجهرية في حدود 20 نانومتر.
- تم العثور على الغبار في الفضاء بين المجرات. وهذا النوع يمكن أن يشوه أبعاد المسافات خلال بعض العمليات الحسابية، كما أنه قادر على تغيير لون الأجسام الفضائية.
- التشكيلات داخل المجرة. المساحة الموجودة ضمن هذه الحدود مليئة دائمًا بالغبار الناتج عن تدمير الأجسام الكونية.
- تتركز المادة بين النجوم. إنه الأكثر إثارة للاهتمام بسبب وجود قشرة ونواة ذات اتساق متين.
- الغبار الموجود بالقرب من كوكب معين. يقع عادة في النظام الدائري لجرم سماوي.
- سحب من الغبار حول النجوم. وهي تدور على طول المسار المداري للنجم نفسه، مما يعكس ضوءه ويشكل سديمًا.
- الفرقة المعدنية. يمتلك ممثلو هذه الأنواع الفرعية ثقلًا محددًا يزيد عن خمسة جرامات لكل سنتيمتر مكعب، وتتكون قاعدتهم بشكل أساسي من الحديد.
- مجموعة على أساس سيليكات. القاعدة عبارة عن زجاج شفاف بثقل نوعي يبلغ حوالي ثلاثة جرامات لكل سنتيمتر مكعب.
- مجموعة مختلطة. يشير اسم هذا الارتباط ذاته إلى وجود جزيئات دقيقة من الزجاج والحديد في الهيكل. تتضمن القاعدة أيضًا عناصر مغناطيسية.
- الكريات مع ملء جوفاء. غالبًا ما يتم العثور على هذا النوع في مواقع تحطم النيزك.
- كرات تشكيل المعادن. يحتوي هذا النوع الفرعي على قلب من الكوبالت والنيكل، بالإضافة إلى غلاف مؤكسد.
- كرات متجانسة البناء. هذه الحبوب لها قشرة مؤكسدة.
- كرات ذات قاعدة سيليكات. إن وجود شوائب الغاز يمنحهم مظهر الخبث العادي، وأحيانا الرغوة.
يجب أن نتذكر أن هذه التصنيفات تعسفية للغاية، ولكنها بمثابة مبادئ توجيهية معينة لتعيين أنواع الغبار من الفضاء.
تكوين وخصائص مكونات الغبار الكوني
دعونا نلقي نظرة فاحصة على مكونات الغبار الكوني. هناك مشكلة معينة في تحديد تكوين هذه الجسيمات الدقيقة. على عكس المواد الغازية، فإن المواد الصلبة لها طيف مستمر مع عدد قليل نسبيًا من النطاقات غير الواضحة. ونتيجة لذلك، يصبح التعرف على حبيبات الغبار الكوني أمرًا صعبًا.
يمكن اعتبار تكوين الغبار الكوني باستخدام مثال النماذج الرئيسية لهذه المادة. وتشمل هذه الأنواع الفرعية التالية:
- جسيمات الجليد التي يشتمل تركيبها على نواة ذات خاصية حرارية. تتكون قشرة هذا النموذج من عناصر خفيفة. تحتوي الجزيئات الكبيرة على ذرات تحتوي على عناصر مغناطيسية.
- نموذج MRN، الذي يتم تحديد تركيبه من خلال وجود شوائب السيليكات والجرافيت.
- أكسيد الغبار الكوني، الذي يعتمد على أكاسيد ثنائية الذرة من المغنيسيوم والحديد والكالسيوم والسيليكون.
- كرات ذات طبيعة معدنية في التكوين. يتضمن تكوين هذه الجسيمات الدقيقة عنصرًا مثل النيكل.
- الكرات المعدنية مع وجود الحديد وغياب النيكل.
- الدوائر القائمة على السيليكون.
- كرات من الحديد والنيكل ذات شكل غير منتظم.
التربة خصبة لوجود المواد الكونية. تم العثور على عدد كبير بشكل خاص من الكريات في الأماكن التي سقطت فيها النيازك. كان الأساس بالنسبة لهم هو النيكل والحديد، بالإضافة إلى معادن مختلفة مثل الترويليت والكوهينيت والستاتيت ومكونات أخرى.
تقوم الأنهار الجليدية أيضًا بإذابة الكائنات الفضائية من الفضاء الخارجي على شكل غبار في كتلها. تعمل السيليكات والحديد والنيكل كأساس للكريات الموجودة. تم تصنيف جميع الجسيمات الملغومة إلى 10 مجموعات محددة بوضوح.
إن الصعوبات في تحديد تركيبة الجسم قيد الدراسة وتمييزه عن الشوائب ذات الأصل الأرضي تترك هذه القضية مفتوحة لمزيد من البحث.
تأثير الغبار الكوني على العمليات الحياتية
ولم يتم دراسة تأثير هذه المادة بشكل كامل من قبل المتخصصين، مما يوفر فرصا كبيرة لمزيد من الأنشطة في هذا الاتجاه. وعلى ارتفاع معين، وبمساعدة الصواريخ، اكتشفوا حزامًا محددًا يتكون من الغبار الكوني. وهذا يعطي سببًا للتأكيد على أن مثل هذه المادة خارج كوكب الأرض تؤثر على بعض العمليات التي تحدث على كوكب الأرض.
تأثير الغبار الكوني على الغلاف الجوي العلوي
تشير الدراسات الحديثة إلى أن كمية الغبار الكوني يمكن أن تؤثر على التغيرات في الغلاف الجوي العلوي. وهذه العملية مهمة للغاية لأنها تؤدي إلى تقلبات معينة في الخصائص المناخية لكوكب الأرض.
تملأ كمية هائلة من الغبار الناتج عن اصطدامات الكويكبات الفضاء المحيط بكوكبنا. وتصل كميةها إلى ما يقرب من 200 طن يوميا، وهو ما لا يمكن إلا أن يترك عواقبه، وفقا للعلماء.
والأكثر عرضة لهذا الهجوم، بحسب الخبراء أنفسهم، هو النصف الشمالي من الكرة الأرضية، الذي يتميز مناخه بدرجات حرارة باردة ورطوبة.
لم يتم بعد دراسة تأثير الغبار الكوني على تكوين السحب وتغير المناخ بشكل كافٍ. يثير البحث الجديد في هذا المجال المزيد والمزيد من الأسئلة التي لم يتم الحصول على إجابات لها بعد.
تأثير الغبار من الفضاء على تحول الطمي المحيطي
يؤدي تشعيع الغبار الكوني بواسطة الرياح الشمسية إلى سقوط هذه الجزيئات على الأرض. تشير الإحصائيات إلى أن أخف نظائر الهيليوم الثلاثة يدخل طمي المحيط بكميات هائلة من خلال حبيبات الغبار القادمة من الفضاء.
كان امتصاص العناصر من الفضاء الخارجي بواسطة المعادن ذات الأصل الحديدي المنغنيز بمثابة الأساس لتكوين تكوينات خام فريدة من نوعها في قاع المحيط.
في الوقت الحالي، كمية المنغنيز في المناطق القريبة من الدائرة القطبية الشمالية محدودة. كل هذا يرجع إلى أن الغبار الكوني لا يدخل إلى المحيط العالمي في تلك المناطق بسبب الصفائح الجليدية.
تأثير الغبار الكوني على تكوين مياه المحيط العالمي
إذا نظرنا إلى الأنهار الجليدية في القارة القطبية الجنوبية، فهي ملفتة للنظر في عدد بقايا النيزك الموجودة فيها ووجود الغبار الكوني، وهو أعلى بمئة مرة من الخلفية العادية.
يتيح لنا التركيز المتزايد بشكل مفرط لنفس الهيليوم 3 والمعادن الثمينة على شكل الكوبالت والبلاتين والنيكل أن نؤكد بثقة حقيقة تداخل الغبار الكوني في تكوين الطبقة الجليدية. وفي الوقت نفسه، تظل المادة ذات الأصل خارج كوكب الأرض في شكلها الأصلي ولا تخففها مياه المحيط، وهو ما يعد في حد ذاته ظاهرة فريدة من نوعها.
ووفقا لبعض العلماء، فإن كمية الغبار الكوني في مثل هذه الصفائح الجليدية الغريبة على مدى المليون سنة الماضية تصل إلى حوالي عدة مئات تريليونات من التكوينات ذات الأصل النيزكي. خلال فترة الاحترار، تذوب هذه الأغطية وتحمل عناصر الغبار الكوني إلى المحيط العالمي.
شاهد فيديو عن الغبار الكوني:
هذا الورم الكوني وتأثيره على بعض عوامل الحياة على كوكبنا لم تتم دراسته بشكل كافٍ بعد. من المهم أن نتذكر أن المادة يمكن أن تؤثر على تغير المناخ، وبنية قاع المحيط وتركيز بعض المواد في مياه المحيط العالمي. تشير صور الغبار الكوني إلى عدد الألغاز التي تخفيها هذه الجسيمات الدقيقة. كل هذا يجعل دراسة هذا مثيرة للاهتمام وذات صلة!
يعجب الكثير من الناس بسرور بالمشهد الجميل للسماء المرصعة بالنجوم، وهي واحدة من أعظم إبداعات الطبيعة. في سماء الخريف الصافية، من الواضح كيف يمر شريط مضيء خافت، يسمى درب التبانة، عبر السماء بأكملها، وله حدود غير منتظمة بعرض وسطوع مختلفين. وإذا فحصنا مجرة درب التبانة التي تشكل مجرتنا من خلال التلسكوب، يتبين لنا أن هذا الشريط اللامع ينقسم إلى العديد من النجوم المضيئة بشكل خافت، والتي تندمج بالعين المجردة في وهج مستمر. ومن الثابت الآن أن مجرة درب التبانة لا تتكون من نجوم وعناقيد نجمية فحسب، بل تتكون أيضًا من سحب غازية وغبارية.
يحدث الغبار الكوني في العديد من الأجسام الفضائية، حيث يحدث تدفق سريع للمادة، مصحوبًا بالتبريد. يتجلى من خلال الأشعة تحت الحمراء نجوم وولف رايت الساخنةمع رياح نجمية قوية جدًا وسدم كوكبية وأصداف من المستعرات الأعظم والمستعرات. توجد كمية كبيرة من الغبار في قلوب العديد من المجرات (على سبيل المثال، M82، NGC253)، والتي يوجد منها تدفق مكثف للغاز. يكون تأثير الغبار الكوني أكثر وضوحًا أثناء انبعاث نجم جديد. بعد أسابيع قليلة من أقصى سطوع للمستعر، يظهر في طيفه فائض قوي من الإشعاع في الأشعة تحت الحمراء، بسبب ظهور الغبار بدرجة حرارة تبلغ حوالي K.
خلفية الأشعة السينية الكونية
التذبذبات والموجات: خصائص الأنظمة التذبذبية المختلفة (المذبذبات).
تمزق الكون
مجمعات الغبار الكوكبية: الشكل 4
خصائص الغبار الكوني
| إس في بوزوكين جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية التقنية | محتوى |
مقدمة
يعجب الكثير من الناس بسرور بالمشهد الجميل للسماء المرصعة بالنجوم، وهي واحدة من أعظم إبداعات الطبيعة. في سماء الخريف الصافية، من الواضح كيف يمر شريط مضيء خافت، يسمى درب التبانة، عبر السماء بأكملها، وله حدود غير منتظمة بعرض وسطوع مختلفين. وإذا فحصنا مجرة درب التبانة التي تشكل مجرتنا من خلال التلسكوب، يتبين لنا أن هذا الشريط اللامع ينقسم إلى العديد من النجوم المضيئة بشكل خافت، والتي تندمج بالعين المجردة في وهج مستمر. ومن الثابت الآن أن مجرة درب التبانة لا تتكون من نجوم وعناقيد نجمية فحسب، بل تتكون أيضًا من سحب غازية وغبارية.
ضخم الغيوم بين النجوممضيئة الغازات المتخلخلةحصلت على الاسم السديم الغازي المنتشر. ومن أشهرها السديم الموجود في كوكبة أوريونوالتي يمكن رؤيتها حتى بالعين المجردة بالقرب من منتصف النجوم الثلاثة التي تشكل "سيف" أوريون. تتوهج الغازات التي تكونها بالضوء البارد، مما يعيد إشعاع ضوء النجوم الساخنة المجاورة. يتكون تكوين السدم الغازية المنتشرة بشكل رئيسي من الهيدروجين والأكسجين والهيليوم والنيتروجين. تعمل مثل هذه السدم الغازية أو المنتشرة بمثابة مهد للنجوم الشابة، التي تولد بنفس الطريقة التي ولد بها نجمنا من قبل. النظام الشمسي. إن عملية تكوين النجوم مستمرة، وتستمر النجوم في التشكل حتى اليوم.
في الفضاء بين النجومكما لوحظت سدم غبارية منتشرة. تتكون هذه السحب من حبيبات صغيرة صلبة من الغبار. إذا كان هناك نجم لامع بالقرب من سديم الغبار فإن ضوءه يتبدد بواسطة هذا السديم ويصبح سديم الغبار يمكن ملاحظتها مباشرة(الشكل 1). يمكن لسدم الغاز والغبار عمومًا أن تمتص ضوء النجوم الموجودة خلفها، لذلك غالبًا ما تظهر في صور السماء على شكل ثقوب سوداء واسعة على خلفية مجرة درب التبانة. تسمى هذه السدم بالسدم المظلمة. يوجد سديم مظلم كبير جدًا في سماء نصف الكرة الجنوبي، أطلق عليه الملاحون اسم كيس الفحم. لا توجد حدود واضحة بين السدم الغازية والغبارية، لذلك غالبًا ما يتم رصدهما معًا على شكل سدم غازية وغبارية.
السدم المنتشرة هي فقط كثافات نادرة للغاية المادة بين النجوم، والتي سميت الغاز بين النجوم. يتم الكشف عن الغاز بين النجوم فقط عند مراقبة أطياف النجوم البعيدة، مما يسبب غازات إضافية فيها. في الواقع، على مسافة طويلة، حتى هذا الغاز المخلخل يمكن أن يمتص إشعاع النجوم. الظهور والتطور السريع علم الفلك الراديويجعلت من الممكن اكتشاف هذا الغاز غير المرئي عن طريق موجات الراديو التي يصدرها. تتكون السحب الضخمة المظلمة للغاز بين النجوم بشكل أساسي من الهيدروجين، الذي، حتى في درجات الحرارة المنخفضة، يصدر موجات راديو بطول 21 سم. تنتقل هذه الموجات الراديوية دون عوائق عبر الغاز والغبار. لقد كان علم الفلك الراديوي هو الذي ساعدنا في دراسة شكل درب التبانة. نحن نعلم اليوم أن الغاز والغبار الممزوج بمجموعات كبيرة من النجوم يشكلان شكلاً حلزونيًا، تلتف فروعها الخارجة من مركز المجرة حول وسطها، مما يخلق شيئًا مشابهًا للحبار ذو مخالب طويلة عالقة في الدوامة.
حاليًا، توجد كمية هائلة من المادة في مجرتنا على شكل سدم غازية وغبارية. وتتركز المادة المنتشرة بين النجوم في طبقة رقيقة نسبيا الطائرة الاستوائيةنظام نجمنا. تحجب سحب الغاز والغبار بين النجوم مركز المجرة عنا. بسبب سحب الغبار الكوني، تبقى عشرات الآلاف من العناقيد النجمية المفتوحة غير مرئية بالنسبة لنا. الغبار الكوني الناعم لا يضعف ضوء النجوم فحسب، بل يشوهها أيضًا التركيب الطيفي. والحقيقة هي أنه عندما يمر الإشعاع الضوئي عبر الغبار الكوني، فإنه لا يضعف فحسب، بل يتغير لونه أيضًا. يعتمد امتصاص الغبار الكوني للضوء على الطول الموجي، وكذلك على طول الموجة الطيف البصري للنجميتم امتصاص الأشعة الزرقاء بقوة أكبر ويتم امتصاص الفوتونات المقابلة للأحمر بشكل أضعف. ويؤدي هذا التأثير إلى ظاهرة احمرار ضوء النجوم التي تمر عبر الوسط النجمي.
بالنسبة لعلماء الفيزياء الفلكية، من الأهمية بمكان دراسة خصائص الغبار الكوني وتحديد التأثير الذي يحدثه هذا الغبار عند الدراسة الخصائص الفيزيائية للأجسام الفيزيائية الفلكية. الامتصاص بين النجوم و استقطاب الضوء بين النجوم، نقص الأشعة تحت الحمراء لمناطق الهيدروجين المحايدة العناصر الكيميائيةفي الوسط النجمي، قضايا تكوين الجزيئات وولادة النجوم - في كل هذه المشاكل، يلعب الغبار الكوني دورًا كبيرًا، والذي نناقش خصائصه في هذا المقال.
أصل الغبار الكوني
تنشأ حبيبات الغبار الكوني بشكل رئيسي في الغلاف الجوي للنجوم الذي ينتهي ببطء. الأقزام الحمراءوكذلك أثناء العمليات الانفجارية على النجوم والطرد العنيف للغاز من قلب المجرات. المصادر الأخرى لتكوين الغبار الكوني هي الكواكب و السدم النجمية الأولية , أجواء نجميةوالسحب بين النجوم. في جميع عمليات تكوين حبيبات الغبار الكوني، تنخفض درجة حرارة الغاز عندما يتحرك الغاز إلى الخارج وفي مرحلة ما يمر عبر نقطة الندى، حيث تكثيف أبخرة المواد، وتشكل نواة حبيبات الغبار. مراكز تشكيل المرحلة الجديدة عادة ما تكون مجموعات. التجمعات عبارة عن مجموعات صغيرة من الذرات أو الجزيئات التي تشكل شبه جزيء مستقر. عند الاصطدام بنواة حبيبات الغبار المتكونة بالفعل، يمكن للذرات والجزيئات الانضمام إليها، إما بالدخول في تفاعلات كيميائية مع ذرات حبيبات الغبار (الامتزاز الكيميائي) أو استكمال تكوين الكتلة الناشئة. في المناطق الأكثر كثافة في الوسط النجمي، والتي يبلغ تركيز الجسيمات فيها سم -3، يمكن أن يرتبط نمو حبيبات الغبار بعمليات التخثر، حيث يمكن أن تلتصق حبيبات الغبار ببعضها البعض دون أن يتم تدميرها. تحدث عمليات التخثر، اعتمادًا على الخصائص السطحية لحبيبات الغبار ودرجات حرارتها، فقط عندما تحدث الاصطدامات بين حبيبات الغبار بسرعات تصادم نسبية منخفضة.
في الشكل. ويبين الشكل 2 عملية نمو عناقيد الغبار الكوني باستخدام إضافة المونومرات. قد يكون جسيم الغبار الكوني غير المتبلور الناتج عبارة عن مجموعة من الذرات ذات خصائص كسورية. فركتلاتيتم استدعاؤها كائنات هندسية: الخطوط والأسطح والأجسام المكانية التي لها شكل شديد الوعورة ولها خاصية التشابه الذاتي. التشابه الذاتييعني الخصائص الهندسية الأساسية دون تغيير كائن كسوريةعند تغيير المقياس. على سبيل المثال، تظهر صور العديد من الكائنات الفركتلية متشابهة جدًا عندما تزيد دقة المجهر. العناقيد الكسورية عبارة عن هياكل مسامية متفرعة للغاية تتشكل في ظل ظروف شديدة عدم التوازن عندما تتحد الجزيئات الصلبة ذات الأحجام المماثلة في وحدة واحدة. في ظل الظروف الأرضية، يتم الحصول على المجاميع الكسورية عندما استرخاء البخارالمعادن في شروط عدم التوازنأثناء تكوين المواد الهلامية في المحاليل، أثناء تخثر الجزيئات في الدخان. يظهر نموذج جسيم الغبار الكوني الكسري في الشكل. 3. لاحظ أن عمليات تخثر حبيبات الغبار تحدث في السحب النجمية الأولية و أقراص الغاز والغبار، يتم تعزيزها بشكل كبير من قبل حركة مضطربةالمادة بين النجوم.
نواة حبيبات الغبار الكوني، وتتكون من عناصر حراريةيتشكل حجم مئات الميكرونات في أغلفة النجوم الباردة أثناء التدفق السلس للغاز أو أثناء العمليات المتفجرة. إن نوى حبيبات الغبار هذه مقاومة للعديد من التأثيرات الخارجية.
توجد في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب جزيئات صغيرة من الأجسام الصلبة، وهو ما نسميه الغبار في الحياة اليومية. ونطلق على تراكم هذه الجسيمات اسم الغبار الكوني لتمييزه عن الغبار بالمعنى الأرضي، رغم أن بنيتها الفيزيائية متشابهة. وهي عبارة عن جسيمات يتراوح حجمها من 0.000001 سنتيمتر إلى 0.001 سنتيمتر، ولا يزال تركيبها الكيميائي غير معروف بشكل عام.
غالبًا ما تشكل هذه الجسيمات سحبًا، والتي يتم اكتشافها بطرق مختلفة. على سبيل المثال، في نظامنا الكوكبي، تم اكتشاف وجود الغبار الكوني بسبب تشتت ضوء الشمس عليه، مما يسبب ظاهرة عرفت منذ فترة طويلة باسم "ضوء البروج". نلاحظ الضوء البروجي في الليالي شديدة الوضوح على شكل شريط خافت الإضاءة يمتد في السماء على طول دائرة البروج؛ وهو يضعف تدريجيًا كلما ابتعدنا عن الشمس (التي تكون في هذا الوقت تحت الأفق). تظهر قياسات شدة الضوء البروجي ودراسات طيفه أنه يأتي من تشتت ضوء الشمس على جزيئات تشكل سحابة من الغبار الكوني تحيط بالشمس وتصل إلى مدار المريخ (وبالتالي تقع الأرض داخل سحابة الغبار الكوني) ).
ويتم الكشف عن وجود سحب من الغبار الكوني في الفضاء بين النجوم بنفس الطريقة.
إذا وجدت أي سحابة من الغبار نفسها قريبة من نجم لامع نسبيا، فإن الضوء الصادر من هذا النجم سوف ينتشر على السحابة. ثم نكتشف بعد ذلك سحابة الغبار هذه على شكل بقعة لامعة تسمى "السديم غير المنتظم" (السديم المنتشر).
في بعض الأحيان تصبح سحابة من الغبار الكوني مرئية لأنها تحجب النجوم التي تقف خلفها. ومن ثم نميزها بأنها بقعة مظلمة نسبيا على خلفية فضاء سماوي تتخلله النجوم.
الطريقة الثالثة لكشف الغبار الكوني هي عن طريق تغيير لون النجوم. عادة ما تكون النجوم التي تقع خلف سحابة من الغبار الكوني ذات لون أحمر أكثر كثافة. الغبار الكوني، مثله مثل الغبار الأرضي، يسبب "احمرار" الضوء الذي يمر عبره. يمكننا في كثير من الأحيان ملاحظة هذه الظاهرة على الأرض. وفي الليالي الضبابية نرى أن الفوانيس الموجودة بعيدا عنا تكون أكثر احمرارا من الفوانيس القريبة التي يبقى نورها دون تغيير تقريبا. ومع ذلك، يجب علينا إبداء تحفظ: الغبار الذي يتكون من جزيئات صغيرة فقط هو الذي يسبب تغير اللون. وهذا النوع من الغبار هو الذي يوجد غالبًا في الفضاء بين النجوم وبين الكواكب. ومن كون هذا الغبار يتسبب في "احمرار" ضوء النجوم الكامن خلفه، نستنتج أن حجم جزيئاته صغير، حوالي 0.00001 سم.
لا نعرف بالضبط من أين يأتي الغبار الكوني. على الأرجح أنه ينشأ من تلك الغازات التي تقذفها النجوم باستمرار، وخاصة الصغار منها. يتجمد الغاز عند درجات حرارة منخفضة ويتحول إلى مادة صلبة - إلى جزيئات من الغبار الكوني. وعلى العكس من ذلك، فإن جزءًا من هذا الغبار يجد نفسه في درجة حرارة عالية نسبيًا، على سبيل المثال، بالقرب من بعض النجوم الساخنة، أو أثناء اصطدام سحابتين من الغبار الكوني، وهي ظاهرة شائعة بشكل عام في منطقتنا من الأرض. الكون، يتحول مرة أخرى إلى غاز.