Поиск алмазов в метеоритах заставил ученых всерьез задуматься о том, как они могут возникать в космосе. Эта концепция художников показывает множество бриллиантов рядом с горячей звездой. Изображение NASA / JPL-Caltech.
Алмазы могут быть редкими на Земле, но удивительно распространенными в космосе - и сверхчувствительные инфракрасные глаза космического телескопа Спитцер НАСА идеально подходят для их поиска, говорят ученые из исследовательского центра Эймса НАСА в Моффетт Филд, Калифорния.
Используя компьютерное моделирование, исследователи разработали стратегию поиска алмазов в космосе размером всего в один нанометр (миллиардная доля метра). Эти драгоценные камни примерно в 25 000 раз меньше песчинки, что слишком мало для обручального кольца. Но астрономы считают, что эти крошечные частицы могут дать ценную информацию о том, как богатые углеродом молекулы, основа жизни на Земле, развиваются в космосе.
Ученые начали серьезно задумываться о наличии алмазов в космосе в 1980-х годах, когда исследования метеоритов, которые врезались в Землю, выявили множество крошечных алмазов нанометрового размера. Астрономы определили, что 3 процента всего углерода, найденного в метеоритах, пришли в форме наноалмазов. Если метеориты являются отражением содержания пыли в космическом пространстве, расчеты показывают, что только грамм пыли и газа в космическом облаке может содержать до 10 000 триллионов наноалмазов.
«Вопрос, который нам всегда задают, заключается в том, что, если наноалмазов много в космосе, почему мы не видели их чаще?» говорит Чарльз Баушлихер из исследовательского центра Эймса. Они были замечены только дважды. «Правда в том, что мы просто недостаточно знали об их инфракрасных и электронных свойствах, чтобы обнаружить их отпечатки пальцев».
Чтобы решить эту дилемму, Баушлихер и его исследовательская группа использовали компьютерное программное обеспечение для моделирования условий межзвездной среды - пространства между звездами - заполненного наноалмазами. Они обнаружили, что эти космические алмазы ярко светятся в инфракрасном диапазоне от 3,4 до 3,5 микрон и от 6 до 10 микрон, где Спитцер особенно чувствителен.
Астрономы должны видеть небесные алмазы, ища их уникальные «инфракрасные отпечатки пальцев». Когда свет от соседней звезды запутывает молекулу, ее связи растягиваются, скручиваются и изгибаются, выделяя характерный цвет инфракрасного света. Подобно призме, разбивающей белый свет на радугу, инфракрасный спектрометр Spitzers разбивает инфракрасный свет на его составные части, позволяя ученым увидеть сигнатуру каждой отдельной молекулы.
Члены команды подозревают, что больше бриллиантов еще не было обнаружено в космосе, потому что астрономы не искали в нужных местах правильные инструменты. Алмазы состоят из плотно связанных атомов углерода, поэтому требуется много ультрафиолетового света с высокой энергией, чтобы заставить алмазные связи изгибаться и двигаться, создавая инфракрасный отпечаток. Таким образом, ученые пришли к выводу, что лучшее место, чтобы увидеть сияние подписи космических алмазов - это прямо рядом с горячей звездой.
Как только астрономы выяснят, где искать наноалмазы, еще одна загадка - выяснить, как они образуются в среде межзвездного пространства.
«Космические алмазы образуются в совершенно иных условиях, чем алмазы на Земле», - говорит Луи Алламандола, также из Эймса.
Он отмечает, что алмазы на Земле образуются под огромным давлением глубоко внутри планеты, где температура также очень высока. Однако космические алмазы находятся в холодных молекулярных облаках, где давление в миллиарды раз ниже, а температура ниже минус 240 градусов по Цельсию (минус 400 градусов по Фаренгейту).
«Теперь, когда мы знаем, где искать светящиеся наноалмазы, инфракрасные телескопы, такие как Spitzer, могут помочь нам узнать больше об их жизни в космосе», - говорит Алламандола.
Бумага Bauschlichers по этой теме была принята для публикации в Astrophysical Journal. Алламандола был соавтором статьи вместе с Юфеем Лю, Алессандрой Риккой и Эндрю Л. Маттиодой, также Эймса.
Лаборатория реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, управляет миссией космического телескопа Спитцер для Управления научной миссии НАСА, Вашингтон. Научные работы проводятся в Научном центре Спитцер при Калифорнийском технологическом институте, также в Пасадене. Caltech управляет JPL для НАСА.