Resim kredisi: WUSTL
Ann Nguyen St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nde yüksek lisans eğitimi için riskli bir proje seçti. Bir üniversite ekibi, belirli bir tür yıldız tozu aramak için bir meteordan 100.000 taneyi elemiş miydi? başarısız.
2000 yılında Nguyen tekrar denemeye karar verdi. Yaklaşık 59.000 tahıl sonra cesur kararını verdi. Science'ın 5 Mart sayısında Nguyen ve danışmanı Ernst K. Zinner, doktora, hem bilim hem de yer ve gezegen bilimleri araştırma profesörü, hem Arts & Sciences'da dokuz silikat yıldız tozu lekesini tarif ediyor mu? presolar silikat taneleri? bilinen en ilkel göktaşlarından biri.
Zinner, “Meteorda presolar silikatlar bulmak, güneş sisteminin gaz ve tozdan oluştuğunu, bir kısmının sıcak bir güneş bulutsusundan ziyade hiç çok ısınmadığını söylüyor. “Bu tür tahılların analizi, yıldız kaynakları, yıldızlardaki nükleer süreçler ve yıldız atmosferinin fiziksel ve kimyasal bileşimleri hakkında bilgi sağlar.”
1987 yılında, Zinner ve Washington Üniversitesi'ndeki meslektaşları ile Chicago Üniversitesi'ndeki bir grup bilim adamı bir göktaşı içindeki ilk yıldız tozunu buldular. Bu presolar taneler elmas ve silikon karbür lekeleriydi. Meteorlarda o zamandan beri başka tipler keşfedilmiş olsa da, hiçbiri silikat, silikon, oksijen bileşiği ve magnezyum ve demir gibi diğer elementlerden yapılmamıştır.
Nguyen, “Bu oldukça bir gizemdi çünkü astronomik spektrumlardan silikat tanelerinin yıldızlarda üretilen en bol oksijen bakımından zengin tahıl olduğunu görüyoruz” diyor. “Ama şimdiye kadar, presolar silikat taneleri sadece kuyruklu yıldızlardan gelen gezegenler arası toz parçacıklarından izole edildi.”
Güneş sistemimiz, kırmızı devleri ve süpernovaları patlatarak uzaya atılan bir gaz ve toz bulutundan oluşuyordu. Bu tozun bir kısmı asteroitler oluşturdu ve meteoritler asteroitlerden çıkarılan parçalardır. Meteorlardaki parçacıkların çoğu birbirine benzemektedir, çünkü farklı yıldızlardan gelen toz güneş sistemini şekillendiren cehennemde homojenleşmiştir. Bununla birlikte, birkaç yıldızın saf örnekleri bazı meteorların derinliklerine hapsolmuştu. Oksijen bakımından zengin olan taneler, alışılmadık oksijen izotop oranları ile tanınabilir.
Yeryüzü ve gezegen bilimleri yüksek lisans öğrencisi olan Nguyen, 1990 yılında Sahra'da bulunan bir meteor olan Acfer 094'ten yaklaşık 59.000 taneyi analiz etti. Tahılları silikatları yok edebilecek sert kimyasallarla değil, suda ayırdı. Ayrıca, bir mikrometreden (bir metrenin milyonda biri) daha küçük nesneleri çözebilen NanoSIMS (İkincil İyon Kütle Spektrometresi) adı verilen yeni bir tip iyon probu kullandı.
Zinner ve Frank Stadermann, üniversitede Uzay Bilimleri Laboratuarı'nda kıdemli araştırma bilim adamı, CAMECA tarafından Paris'te yapılan NanoSIMS'in tasarlanmasına ve test edilmesine yardımcı oldu. Washington Üniversitesi, 2 milyon dolarlık bir maliyetle 2001 yılında dünyanın ilk enstrümanını aldı.
İyon probları, bir iyon demeti numunedeki bir noktaya yönlendirir. Işın, bazı iyonize olan kendi atomlarını çıkartır. Bu ikincil iyon demeti, belirli bir izotopu tespit etmek için ayarlanmış bir kütle spektrometresine girer. Böylece, iyon probları, bu izotopun alışılmadık derecede yüksek veya düşük bir oranına sahip olan tanecikleri tanımlayabilir.
Bununla birlikte, diğer iyon problarının aksine, NanoSIMS aynı anda beş farklı izotop tespit edebilir. Işın ayrıca noktadan noktaya otomatik olarak hareket edebilir, böylece yüzlerce veya binlerce tane bir deney düzeneğinde analiz edilebilir. “NanoSIMS bu keşif için gerekliydi” diyor Zinner. “Bu presolar silikat taneleri çok küçük mü? bir mikrometrenin sadece bir kısmı. Enstrümanın yüksek uzaysal çözünürlüğü ve yüksek hassasiyeti bu ölçümleri mümkün kıldı. ”
Birincil sezyum iyonları demeti kullanarak, Nguyen üç oksijen izotopu miktarını titizlikle ölçtü? 16O, 17O ve 18O? çalıştığı birçok tahılın her birinde. Çapları 0,1 ila 0,5 mikrometre olan dokuz tane, olağandışı oksijen izotop oranlarına sahipti ve silikon açısından oldukça zenginleştirildi. Bu presolar silikat taneleri dört gruba ayrıldı. Beş tane 17O'da zenginleştirildi ve 18O'da hafifçe tükendi, bu da kırmızı dev veya asimptotik dev dal yıldızlarında derin karıştırmanın oksijen izotopik kompozisyonlarından sorumlu olduğunu düşündürdü.
Bir tane 18O'da çok tükendi ve bu nedenle yüzey materyali nükleer reaksiyonları destekleyecek kadar sıcak alanlara düştüğünde düşük kütleli bir yıldızda üretildi. Bir diğeri, güneşimizden daha az helyumdan daha az element içeren yıldızlardan elde edilen tahıllardan tipik olan 16O'da zenginleştirildi. Son iki tane hem 17O hem de 18O'da zenginleştirildi ve bu nedenle güneşimize kıyasla helyumdan daha ağır elementlerde daha zenginleştirilmiş süpernovalardan veya yıldızlardan gelebilirdi.
Nguyen, enerji dağıtıcı x-ışını spektrumlarını elde ederek, presolar tanelerin altısının olası kimyasal bileşimini belirledi. Çoğunlukla oksijen, magnezyum, demir ve silikon içeren ancak farklı oranlarda iki olivin ve iki piroksen var gibi görünmektedir. Beşincisi alüminyum açısından zengin bir silikattır ve altıncı oksijen ve demir açısından zenginleştirilmiştir ve gömülü metal ve sülfürlerle cam olabilir.
Nguyen, demir açısından zengin tahılların üstünlüğünün şaşırtıcı olduğunu söylüyor çünkü astronomik spektrumlar, yıldızların çevresindeki atmosferlerdeki demir açısından zengin tahıllardan daha fazla magnezyum bakımından zengin tahıl tespit etti. “Güneş sistemi oluşturulurken bu tahıllara demir katılmış olabilir” diye açıklıyor.
Yıldız tozu hakkında bu ayrıntılı bilgi, uzay biliminin laboratuarda yapılabileceğini kanıtlıyor. “Bu küçük benekleri analiz etmek bize, geleneksel astronomi teknikleri ile elde edilemeyen ayrıntılı izotopik oranlar gibi bilgiler verebilir” diye ekliyor.
Nguyen şimdi dokuz tanedeki silikon ve magnezyum izotop oranlarına bakmayı planlıyor. Ayrıca diğer meteor türlerini analiz etmek istiyor. “Acfer 094, bulunan en ilkel göktaşlarından biridir” diyor. “Bu yüzden en büyük miktarda presolar taneye sahip olmasını beklerdik. Daha fazla işleme tabi tutulan meteoritlere bakarak, bu tahılları yok edebilecek olaylar hakkında daha fazla bilgi edinebiliriz. ”
Orijinal Kaynak: WUSTL Haber Bülteni
