Halley kümesi. Fotoğraf kredisi: MPAE. Büyütmek için tıklayın.
Max Planck Enstitüsü'nden Profesör Emeritus olarak, Dr. Kissel kuyruklu yıldızların çalışmasına ömür boyu bağlı. “20. yüzyılın başlarında kuyrukluyıldız kuyrukları postülasyona ve daha sonra 'güneş rüzgarı'nın tespit edilmesine yol açar, sürekli olarak güneşten uzaklaşan iyonize atomlar akışı. Astronomik gözlemler güçlendikçe, hem katı hal partikülleri hem de gaz halindeki moleküller nötr ve iyonize olan gittikçe daha fazla bileşen belirlenebilir. ” Bu dış güneş sistemi çalışma tekniklerimiz daha rafine hale geldikçe, neyden oluşabilecekleri ve neye benzediklerine dair teorilerimiz de arttı. Kissel, “Fred Whipple’ın görünüşte en umut verici olduğu bir kuyruklu yıldızın dinamik görünümünü tanımlamak için birçok model önerildi. Su-buz ve tozdan oluşan bir çekirdeğe sahipti. Güneşin etkisi altında, su buzu yüce olur ve yol boyunca toz parçacıklarını hızlandırır. ”
Yine de, onlar bir bilimdi - bilimin çözmeye istekli olduğu bir gizemdi. “Halley, birçok kuyruklu yıldızın güneş sistemimizin bir parçası olduğu ve gezegenlerin yaptığı gibi güneşin yörüngesinde olduğu gibi, diğer tür yörüngelerde ve malzemelerin emisyonu nedeniyle ek etkileri olduğu bilinene kadar değil.” yorum Kissel. Ama sadece bir kuyrukluyıldızla yakınlaşıp kişiselleşerek çok daha fazlasını keşfedebildik. Halley’in iç güneş sistemimize dönmesiyle bir kuyrukluyıldızı yakalamak için planlar yapıldı ve adı Giotto'ydu.
Giotto'nun misyonu çekirdeğin renkli fotoğraflarını elde etmek, gelecekteki komada uçucu bileşenlerin elementel ve izotopik kompozisyonunu belirlemek, ana molekülleri incelemek ve gelecekteki atmosferde ve iyonosferde meydana gelen fiziksel ve kimyasal süreçleri anlamamıza yardımcı olmaktı. Giotto, gezegen-güneş rüzgâr etkileşimi sonucu ortaya çıkan plazma akışlarının makroskopik sistemlerini araştıran ilk kişi olacaktır. Öncelikleri listesinde en yüksek olan gaz üretim hızını ölçmek ve toz parçacıklarının elementel ve izotopik kompozisyonunu belirlemekti. Bilimsel araştırma için kritik olan toz akısıdır - büyüklüğü ve kütle dağılımı ve önemli toz / gaz oranı. Yerleşik kameralar çekirdeği 596 km uzaklıktan görüntülediğinde - şeklini ve boyutunu belirlerken - aynı zamanda toz komadaki yapıları izliyor ve hem nötr hem de iyon kütle spektrometreleriyle gazı inceliyordu. Bilimden şüphelenildiği gibi, Giotto misyonu gazın ağırlıklı olarak su olduğunu buldu, ancak karbon monoksit, karbon dioksit, çeşitli hidrokarbonların yanı sıra demir ve sodyum izi içeriyordu.
Giotto misyonu için bir ekip araştırması lideri olan Dr. Kissel, “1P / Halley kuyruklu yıldızına ilk yakın görevler geldiğinde, 1986'da bir çekirdek açıkça tanımlandı. salınan gazlar yerinde analiz edildi, yani insan müdahalesi ya da toprağa nakli olmadan. ” Gelecekteki araştırmalarda heyecan verici bir zamandı, Giotto’nun enstrümantasyonu sayesinde Kissel gibi araştırmacılar artık daha önce hiç olmadığı gibi verileri inceleyebiliyorlardı. “Bu ilk analizler, parçacıkların yüksek kütleli organik malzeme ile çok küçük toz parçacıklarının samimi bir karışımı olduğunu gösterdi. En büyük sürpriz kesinlikle (karanlıkta ışığın sadece% 5'ini yansıtan) çok karanlık çekirdek ve organik malzemenin miktarı ve karmaşıklığıydı. ”
Ama bir kuyruklu yıldız gerçekten daha fazla bir şey miydi yoksa kirli bir kartopu muydu? “Bugüne kadar - bildiğim kadarıyla - bir gelecekteki yüzeye maruz kalan katı su buzunun varlığını gösteren hiçbir ölçüm yok.” Kissel, “Ancak, gaz gibi suyun (H2O), kuyruklu yıldız güneş tarafından giderek ısıtıldığında devam eden kimyasal reaksiyonlarla salınabileceğini bulduk. Bunun nedeni 'gizli ısı', yani çok soğuk gelecekteki materyalde depolanan ve tozun bağlar arası kırılma yoluyla toz yıldızlararası boşluktan geçerken enerjiyi yoğun kozmik radyasyonla elde eden enerji olabilir. Rahmetli J. Mayo Greenberg'in yıllardır tartıştığı modele çok yakın. ”
Halley Kuyruklu Yıldızı'nın güneş sisteminde bilinen en ilkel malzemelerden oluştuğunu artık biliyoruz. Azot hariç, gösterilen ışık elemanları kendi Güneş'imizle oldukça benzerdi. Birkaç bin toz parçacığının hidrojen, karbon, azot, oksijen - sodyum, magnezyum, silikon, kalsiyum ve demir gibi mineral oluşturucu elementler olduğu belirlenmiştir. Daha hafif elementler çekirdekten uzakta bulunduğundan, gelecekteki buz parçacıkları olmadığını biliyorduk. Yıldızları çevreleyen yıldızların kimyasını araştırdığımız çalışmalardan karbon zinciri moleküllerinin azot, oksijen ve çok küçük bir kısmı hidrojen gibi elementlere nasıl tepki verdiğini öğrendik. Uzayın aşırı soğukta polimerleşebilirler - bu bileşiklerin moleküler düzenini yeni oluşturmak için değiştirirler. Orijinalin aynı yüzde bileşimine sahip olacaklar, ancak daha büyük bir moleküler ağırlık ve farklı özelliklere sahip olacaklardı. Peki bu özellikler nelerdir?
Probun, Comet Halley ile yakın karşılaşmasından elde edilen çok doğru bilgiler sayesinde, Üniversiteler Arası Astronomi ve Astrofizik Merkezi'nden (IUCAA) Ranjan Gupta ve meslektaşları, gelecekteki toz bileşimi ve saçılma özellikleri ile çok ilginç bulgular gerçekleştirdiler. Kuyruklu yıldızlara yönelik başlangıç misyonları “uçuş” olduğu için, yakalanan tüm materyaller yerinde analiz edildi. Bu tip analizler, gelecekteki materyallerin genellikle matristeki amorf ve kristalin yapıda silikat ve karbon karışımı olduğunu göstermiştir. Su buharlaştıktan sonra, bu tanelerin boyutları mikrondan mikrona değişir ve küresel olmayan ve düzensiz şekiller içeren doğada oldukça gözeneklidir.
Gupta'ya göre, bu tür tahıllardan ilk ışık saçılması modellerinin çoğu “geleneksel Mie teorisine sahip katı kürelere dayanıyordu ve sadece son yıllarda - uzay misyonları buna karşı güçlü kanıtlar sağladığında - olmayan yerlerde yeni modeller geliştirildi. - gözlenen fenomeni yeniden üretmek için küresel ve gözenekli taneler kullanılmıştır ”. Bu durumda, olay güneş ışığından kuyruklu yıldız tarafından doğrusal polarizasyon üretilir. Bir düzlemle sınırlı - ışığın dağıldığı yön - kuyruklu yıldız Güneş'e yaklaştıkça veya Güneş'ten uzaklaştıkça konuma göre değişir. Gupta'nın açıkladığı gibi, “Bu kutuplaşma eğrisinin saçılma açısına karşı önemli bir özelliği (güneş-toprak-kuyruklu yıldız geometrisine atıfta bulunur) bir dereceye kadar negatif kutuplaşma olmasıdır.”
"Geri saçılma" olarak bilinen bu olumsuzluk, tek bir dalga boyunu (tek renkli ışığı) izlerken ortaya çıkar. Mie algoritması, dış yansıma, çoklu iç yansımalar, iletim ve yüzey dalgaları dikkate alınarak, küresel bir şeklin neden olduğu kabul edilen tüm saçılma işlemlerini modeller. Bu dağınık ışığın yoğunluğu, açının bir fonksiyonu olarak çalışır, nerede 0? 180, ışıkların orijinal yönünden uzağa, ileri saçılma anlamına gelir? geri saçılma anlamına gelir - geri ışık kaynağını verir.
Gupta'ya göre, “Görünür bantlarda genelde kuyruklu yıldızların çoğunda ve kızıl ötesi (NIR) bantlarda bulunan bazı kuyruklu yıldızlarda geri saçılma görülür.” Günümüzde, negatif dağılımın bu yönünü yüksek saçılma açılarında yeniden üretmeye çalışan modellerin başarısı çok sınırlıdır.
Çalışmaları, her toz tanesinin bir dizi dipol olduğu varsayıldığı modifiye bir DDA (ayrık dipol yaklaşımı) kullanmıştır. Çok çeşitli moleküller, iyonik ve kovalent uçlar arasındaki bağları içerebilir. Moleküllerdeki atomların elektronegatiflikleri arasındaki bu fark, elektronların eşit olarak paylaşılmaması için yeterlidir - ancak elektronların pozitif ve negatif iyonlar oluşturmak için atomlardan sadece birine çekilmeyecek kadar küçüktür. Moleküllerdeki bu tip bağ polar olarak bilinir. çünkü pozitif ve negatif uçları veya kutupları vardır ve moleküllerin dipol momenti vardır.
Bu dipoller, yok olma gibi ışık saçılımı efektleri üretmek için birbirleriyle etkileşime girer - ışığın dalga boyundan daha büyük küreler, tek renkli ve beyaz ışığı - ve kutuplaşmayı - gelen ışığın dalgasının saçılmasını engeller. Bir matris grafit ve silikat sferoid içeren bir kompozit taneler modeli kullanarak, gelecekteki tozda gözlenen özellikleri açıklamak için çok spesifik bir tane büyüklüğü aralığı gerekebilir. “Bununla birlikte, modelimiz bazı kuyrukluyıldızlarda görülen negatif polarizasyon dalını da üretemiyor. Tüm kuyruklu yıldızlar bu fenomeni 2.2 mikron NIR bandında göstermez. ”
Gupta ve ark. Tarafından geliştirilen bu kompozit tane modelleri; Negatif polarizasyon dalının yanı sıra çeşitli dalga boylarındaki polarizasyon miktarını açıklamak için daha da rafine edilmesi gerekecektir. Bu durumda, kırmızıda yeşil ışıktan daha yüksek polarizasyona sahip bir renk efektidir. Kompozit tanelerin daha kapsamlı laboratuvar simülasyonları yaklaşıyor ve “Işık saçılma özelliklerinin incelenmesi bu tür modellerin rafine edilmesine yardımcı olacak.”
İnsanlığın bu gelecekteki toz yolunu izlemeye başlaması Halley ile başladı. Vega 1, Vega 2 ve Giotto, daha iyi araştırma ekipmanı için gerekli modelleri sağladı. Mayıs 2000'de, Drs. Max Planck Enstitüsü'nden Franz R.Krueger ve Jochen Kissel bulgularını “Yıldızlararası Tozun İlk Doğrudan Kimyasal Analizi” olarak yayınladılar. Kissel, “Toz etkisi kütle spektrometrelerimizden üçü (GIOTTO üzerindeki PIA ve VEGA-1 ve -2 üzerindeki PUMA-1 ve -2) Comet Halley ile karşılaştı. Bunlarla gelecekteki tozun temel bileşimini belirleyebildik. Ancak moleküler bilgi sadece marjinaldi. ” Deep Space 1’in Comet Borrelly ile yakın karşılaşması, şimdiye kadar alınan en iyi görüntüleri ve diğer bilim verilerini döndürdü. Borelly Ekibi'nde Dr. Kissel, “Borrelly'ye (ve STARDUST'a yönelik en son misyon, 200 metre yüksekliğinde dik yamaçlar ve yaklaşık 20 metre genişliğinde ve 200 metre yüksekliğinde kuleler gibi kuyruklu yıldız yüzeyinin büyüleyici detaylarını gösterdi.”
Görevin birçok problemine rağmen, Deep Space 1 tam bir başarı olduğunu kanıtladı. Mark Rayman’ın 18 Aralık 2001 Görev Günlüğüne göre, “Bu görev tarafından döndürülen zengin bilim ve mühendislik verileri analiz edilecek ve gelecek yıllar boyunca kullanılacaktır. Yüksek riskli, gelişmiş teknolojilerin test edilmesi, aksi takdirde karşılanamayan veya hatta imkansız olacak birçok önemli gelecekteki misyonun kavramamızda olduğu anlamına gelir. Ve tüm makroskopik okuyucuların bildiği gibi, kuyruklu yıldız Borrelly'den gelen zengin bilimsel hasat, bilim insanlarına güneş sistemi ailesinin bu önemli üyelerine büyüleyici yeni bakış açıları sağlıyor. ”
Şimdi Stardust araştırmalarımızı sadece bir adım öteye taşıdı. Bu ilkel parçacıkları Comet Wild 2'den toplayan toz taneleri, probun geri dönüşü üzerine çalışmak üzere aerojelde güvenli bir şekilde saklanacaktır. NASA’dan Donald Brownlee, “Kuyruklu yıldız tozu, Giotto misyonunda Halley kuyruklu yıldızına taşınan PIA cihazından türetilen bir uçuş zamanı kütle spektrometresi ile gerçek zamanlı olarak da incelenecek. Bu cihaz, aerojel yakalamadan sağ çıkamayan organik parçacık materyalleri hakkında veri sağlayacak ve aynı teknikle kaydedilen Halley toz verileri ile karşılaştırıldığında kuyruklu yıldızlar arasındaki çeşitliliği değerlendirmek için kullanılabilecek paha biçilmez bir veri seti sağlayacaktır. ”
Bu parçacıklar, yıldızlararası toz ve kuyruklu yıldızların gelişiminde çok önemli fiziksel ve kimyasal elementler sağlayarak Dünya üzerindeki tohumlarını nasıl yaşamış olabileceğini açıklayan bir cevap içerebilir. Browlee'ye göre, “Stardust, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar tarafından ayrıntılı bir şekilde analiz için Dünya'ya iade edilecek binlerce kuyruklu yıldız parçacığını yakaladı.” Bu toz örnekleri, 4,5 milyar yıl önce - yıldızlararası tanelerin ve diğer katı malzemelerin temel doğasını - kendi güneş sistemimizin yapı taşlarını - öğretmemizi sağlayacak. Dünyada ve kendi vücudumuzda bulunan her iki atom da kuyruklu yıldızların saldığı maddelerle aynı maddeleri içerir.
Ve daha da iyiye gidiyor. Şimdi Comet Comet 67 P / Churyumov-Gerasimenko yolunda, ESA’nın Rosettası, yüzeye başarılı bir iniş yapmaya çalışırken kuyruklu yıldızların gizemini daha da derinleştirecek. ESA'ya göre, “Tahıl Darbe Analizörü ve Toz Akümülatörü (GIADA) gibi ekipman, kuyruklu yıldız çekirdeğinden ve diğer yönlerden (güneş radyasyon basıncı ile yansıyan) gelen toz tanelerinin sayısını, kütlesini, momentumunu ve hız dağılımını ölçecektir. Mikro Görüntüleme Toz Analiz Sistemi (MIDAS) kuyruklu yıldızın etrafındaki toz ortamını inceleyecektir. Partikül popülasyonu, büyüklüğü, hacmi ve şekli hakkında bilgi verecektir. ”
Tek bir gelecekteki parçacık, milyonlarca münferit yıldızlararası toz tanesinin bir bileşimi olabilir, bu da bize hem kuyruklu yıldızlar hem de yıldızlar hakkındaki anlayışımızı artıran galaktik ve bulutsu süreçler hakkında yeni bir fikir verebilir. Tıpkı bir kuyrukluyıldızda neler olabileceğini simüle eden laboratuvar koşullarında amino asitler ürettiğimiz gibi, bilgilerimizin çoğu dolaylı olarak elde edilmiştir. Polarizasyon, dalga boyu emilimi, saçılma özellikleri ve silikat özelliğinin şeklini anlayarak, henüz keşfetmediğimiz şeylerin fiziksel özellikleri hakkında değerli bilgiler elde ederiz. Rosetta’nın hedefi kuyruklu yıldızın çekirdeğine iniş yapmak ve yüzeye yerleştirmek olacak. Lander bilimi, çekirdeğin bileşimi ve yapısının yerinde çalışması üzerine odaklanacaktır - gelecekteki materyalin eşsiz bir çalışması - Dr. Jochen Kissel gibi araştırmacılara değerli bilgiler sağlar.
4 Temmuz 2005'te Derin Etki misyonu Kuyruklu yıldız Tapınağı 1'e gelecek. Yüzeyin altına gömülmüş daha da fazla cevap olabilir. Kuyruklu yıldızın yüzeyinde yeni bir krater oluşturmak için Tempel 1’in güneşli tarafını etkilemek için 370 kg'lık bir kütle serbest bırakılacak. Sonuç, buz ve toz parçacıklarının yeni fırlatılması olacak ve aktivite değişikliklerini gözlemleyerek kuyruklu yıldızlar hakkındaki anlayışımızı daha da artıracaktır. Sineklik aracı, kraterin içinin yapısını ve kompozisyonunu izleyecek ve verileri Dünya'nın gelecekteki toz uzmanı Kissel'e geri aktaracak. “Derin Etki, doğal bir olayı, katı bir cismin kuyruklu yıldız çekirdeği üzerindeki etkisini simüle eden ilk kişi olacak. Avantajı, darbe süresinin iyi bilinmesi ve etki oluştuğunda düzgün şekilde donatılmış bir uzay aracının etrafta olmasıdır. Bu kesinlikle önceki görevlerimizle fotoğraf çektiğimiz yüzeylerin altında ne olduğu hakkında bilgi sağlayacaktır. Kuyruklu yıldız çekirdeğinin termal davranışını tanımlamak için kalın veya ince kabuklar ve / veya başka özellikler gerektiren birçok teori formüle edilmiştir. Eminim tüm bu modeller Derin Etki'den sonra yenileriyle iltifat etmek zorunda kalacaktır. ”
Ömür boyu süren bir gelecekteki araştırmadan sonra, Dr. Kissel hala toz izini takip ediyor, “Her yeni ölçümden sonra bize ne kadar yanlış olduğumuzu gösteren yeni gerçekler olduğu kuyruklu yıldız araştırmasının büyüsü. Ve bu hala küresel düzeyde. ” Yöntemlerimiz geliştikçe, bu ziyaretçileri Oort Bulutundan anlamamız da artar. Kissel, “Durum basit değil ve birçok basit model küresel gelecekteki faaliyetleri oldukça iyi tarif ederken, detaylar hala çalışılmalı ve kimya yönlerini içeren modeller henüz mevcut değil.” En başından beri orada olan bir adam için Deep Impact ile çalışmak seçkin bir kariyere devam ediyor. Kissel, “Bunun bir parçası olmak heyecan verici” diyor ve “Derin Etkiden sonra neler olduğunu görmek için sabırsızlanıyorum ve bunun bir parçası olmak için minnettarım.”
İlk kez, bir kuyruklu yıldızın yüzeyinin altına, bozulmamış malzemelerini - oluşumundan bu yana dokunulmamış - ortaya çıkaran çalışmalar devam edecektir. Yüzeyin altında ne var? Umarım spektroskopi karbon, hidrojen, azot ve oksijeni gösterir. Bunların, metan gibi temel hidrokarbonlardan başlayarak organik moleküller ürettiği bilinmektedir. Bu süreçler polimer oluşturmak için karmaşıklık bakımından artacak mı? Karbonhidratlar, sakkaritler, lipitler, gliseritler, proteinler ve enzimler için temel bulacak mıyız? Toz izini takip etmek, tüm organik maddelerin en görkeminin - deoksiribonükleik asit - DNA'nın temeline yol açabilir.
Administrator tarafından yazıldı.
