فضاپیمای کاسینی و غبار میان‌ستاره‌ای

فضاپیمای کاسینی و غبار میان‌ستاره‌ای

فضاپیمای کاسینی از سال ۲۰۰۴ در مداری حول سیاره‌ی زحل در حال گردش است و به مطالعه‌ی این سیاره، حلقه‌ها و قمرهای آن می‌پردازد. علاوه بر این مطالعات، این فضاپیما، میلیون‌ها ذره‌ی غبار را نیز با استفاده از ابزار مخصوصش مطالعه می‌کند. بخش عمده‌ی این ذرات از جت‌های فعال یکی از قمرهای زحل به نام اِنسلادوس(۱) ناشی می‌شوند. در میان این ذرات غبار، گونه‌ای متفاوت نیز مشاهده می‌شود که بررسی‌های فضاپیمای کاسینی نشان می‌دهند منشا آن‌ها فضای میان‌ستاره‌ای است.

شکل ۱. کمینه‌ی سرعت ذرات غبار برحسب فاصله‌ی شعاعی آن‌ها از زحل. ذراتی که از فضای میان‌ستاره‌ای می‌آیند با علامت ستاره مشخص شده‌اند. خطوط سیاه سرعت‌های مرجع نسبت به زحل برحسب فاصله را نشان می‌دهند که عبارتند از: سرعت مربوط به مدارهای دایره‌ای کپلری، سرعت متوسط فضاپیما، و سرعت تئوری مربوط به ذرات میان‌سیاره‌ای.

شکل ۱. کمینه‌ی سرعت ذرات غبار برحسب فاصله‌ی شعاعی آن‌ها از زحل. ذراتی که از فضای میان‌ستاره‌ای می‌آیند با علامت ستاره مشخص شده‌اند. خطوط سیاه سرعت‌های مرجع نسبت به زحل برحسب فاصله را نشان می‌دهند که عبارتند از: سرعت مربوط به مدارهای دایره‌ای کپلری، سرعت متوسط فضاپیما، و سرعت تئوری مربوط به ذرات میان‌سیاره‌ای.

کاسینی در طی ۱۰ سال گذشته تاکنون ۳۵ ذره از این گونه‌ی متفاوت غبار را مشاهده و بررسی کرده است که در فاصله‌ی ۹ تا ۶۰ برابر شعاع زحل نسبت به مرکز سیاره قرار داشته‌اند. این ذرات معمولا با سرعت‌های بالا و متفاوتی نسبت به آن‌هایی که از زحل ناشی شده‌اند به فضاپیما می‌رسند (شکل ۱) و هم‌چنین از جهت مشخصی می‌آیند. سرعت آن‌ها نسبت به زحل حدود ۷۲۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است و به علت سرعت حرکتی زیادشان در منظومه‌ی شمسی، جذب گرانش خورشید و سیارات دیگر نمی‌شوند. درواقع این ذرات از ابر میان‌ستاره‌ای محلی وارد منظومه‌ی شمسی می‌شوند. این نوع ذرات گردوغباری اولین بار توسط ابزار مربوطه بر روی فضاپیمای اولیس(۲)  مشاهده شده‌اند و توسط انواع آشکارسازها در فواصل مختلف از ۰.۳ تا ۵ واحد نجومی مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

فضاپیمای کاسینی برای اولین بار توانسته است علاوه بر مشاهده‌ی این ذرات غبار میان‌ستاره‌ای، عناصر تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها را نیز بررسی کند. بررسی‌ها نشان می‌دهند که عناصر تشکیل‌دهنده شامل ترکیب خاصی از مواد معدنی هستند و برخلاف ذرات غبار قمرهای زحل، یخی نیستند. بیشتر این عناصر عبارتند از منیزیم، سیلیکون، آهن، و کلسیم که جزو عناصر مرسوم تشکیل‌دهنده‌ی کیهان به شمار می‌روند. درحالی‌که عناصر کربن و سولفور در این ذرات نسبت به فراوانی آن‌ها در کیهان، به مقدار قابل توجهی کم‌ترند.

غبار کیهانی در پایان عمر ستارگان به وجود می‌آید و از آن‌جایی که ستارگان انواع گوناگونی دارند، انتظار می‌رود که ذرات غبار نیز تنوع قابل توجهی داشته باشند. ذرات غبار ستاره‌ای در برخی شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شوند که آن‌ها را از زمان تولد ستارگان باقی نگه داشته‌اند. معمولا در این حالت، تنوع عناصر موجود زیاد است. اما به طور شگفت‌آوری، ذرات آشکارشده در کاسینی اینگونه نیستند. به نظر می‌آید آن‌ها به طور یکنواختی در فرآیندهای تکرارشونده در محیط میان‌ستاره‌ای به وجود آمده‌اند. محققان این پژوهش نظریه‌ای را مطرح می‌کنند که بر اساس آن ذرات غبار در منطقه‌ی ستاره‌زا توسط امواج شوک تولیدشده در انفجارهای ابرنواختری تخریب شده و از نو متراکم می‌شوند. این اتفاق می‌تواند چندین بار رخ دهد تا در نهایت منجر به تشکیل عناصر یکنواخت مانند آن‌چه در کاسینی مشاهده شده است، بشود.

فضاپیمای کاسینی در سپتامبر ۲۰۱۷ به پایان ماموریت خود می‌رسد و برای جلوگیری از برخورد با قمرهایی که احتمال حیات در آن‌ها وجود دارد، به طور مشخص به سمت سیاره‌ی زحل فرستاده می‌شود.

(۱) Enceladus
(۲) Ulysses

عنوان اصلی مقاله: Flux and composition of interstellar dust at Saturn from Cassini’s Cosmic Dust Analyzer
نویسندگان: N. Altobelli, et al.
این مقاله در نشریه‌ی Science چاپ شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: http://science.sciencemag.org/content/352/6283/312
گردآوری: آزاده کیوانی

دسته‌ها: مقالات روز
برچسب‌ها: سیاره, فراخورشیدی

درباره نویسنده

آزاده کیوانی

پژوهشگر پَسادکترا در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا است که در زمینه‌ی اخترفیزیک ذره‌ای پژوهش می‌کند. در حال حاضر عضو تیم تحقیقاتی AMON و هم‌چنین عضو رصدخانه‌ی نوترینوی IceCube است. او در سال ۲۰۱۳ دکترای خود را در رشته‌ی اخترفیزیک از دانشگاه ایالتی لوییزیانا گرفته است و در طول تحصیلات تکمیلیش عضو رصدخانه Pierre Auger بوده است. پروژه‌ی دکترای او بررسی تأثیرات میدان مغناطیسی کهکشان راه شیری بر روی انحراف پرتوهای کیهانی پرانرژی در راستای شناخت منشأ و نوع این ذرات بوده است.

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*