Бриллианты редко встречаются на нашей планете, но как не удивительно очень распространены в космосе - и сверхчувствительные датчики космического телескопа «Спитцер» НАСА идеально подходят для их поиска, говорят ученые из Исследовательского центра NASA Ames в Моффетт-Филд, Калифорния.
Используя компьютерное моделирование, ученые разработали стратегию поиска алмазов в космосе, которые составляют всего лишь одну миллиардную часть метра. Эти драгоценные камни примерно в 25000 раз меньше песчинки, что слишком мало для обручального кольца. Но астрономы полагают, что эти крошечные частицы могут дать ценную информацию о том, как насыщенные углеродом молекулы развиваются в космосе.
Исследователи начали серьезно задумываться о наличии драгоценных камней в космосе в 80-х годах, когда изучение метеоритов, которые врезались в Землю, показали множество крошечных алмазов микроскопического размера. Астрономы определили, что 3% всего углерода, обнаруженного в метеоритах, поступают в виде наноалмазов. Если метеориты отражают содержание пыли в космическом пространстве, расчеты показывают, что только грамм пыли и газа в космическом облаке может содержать до 10 000 трлн наноалмазов.
«Вопрос, который нам всегда задают, заключается в том, что если наноалмазы в изобилии в космосе, почему мы не видели их чаще?» говорит Чарльз Баушклихер из Исследовательского центра Эймса. Их видели только дважды. «По правде говоря, мы просто не знали достаточно об их инфракрасных и электронных свойствах, чтобы обнаружить их отпечаток».
Чтобы решить эту дилемму, Bauschlicher 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 инфракрасных диапазонах от 3,4 до 3,5 мкм и от 6 до 10 микрон, где Спитцер особенно чувствителен.
Астрономы должны иметь возможность видеть небесные алмазы, ища свои уникальные «инфракрасные отпечатки пальцев». Когда свет от соседней звезды задерживает молекулу, ее связи растягиваются, скручиваются и становятся гибкими, выделяя особый цвет инфракрасного света. Подобно призме, разбивающей белый свет в радугу, прибор инфракрасного спектрометра Спитцера разбивает инфракрасный свет на его составные части, позволяя ученым видеть сигнатуру света каждой отдельной молекулы.
Члены команды подозревают, что еще больше алмазов не было обнаружено в космосе, потому что астрономы не смотрели в нужные места с помощью правильных инструментов. Бриллианты изготовлены из плотно связанных атомов углерода, поэтому требуется много ультрафиолетового излучения высокой энергии, чтобы заставить алмазные связи изгибаться и двигаться, создавая инфракрасный отпечаток пальца. Таким образом, ученые пришли к выводу, что лучшее место, чтобы увидеть сигнальный блеск космического алмаза, находится рядом с горячей звездой.
Как только астрономы выясняют, где искать наноалмазы, другая тайна выясняет, как они образуются в космической среде.
«Межзвездные алмазы формируются в самых разных условиях, в отличии от алмазов, образующихся на Земле», - говорит Луи Алламандола, также Эймс.
Он отмечает, что алмазы на Земле формируются под огромным давлением, глубоко внутри планеты, где температура также очень высока. Тем не менее, внеземные алмазы обнаруживаются в леденых молекулярных облаках, где давление в миллиарды раз ниже, а температура близка к значению абсолютного нуля.
«Теперь, когда мы знаем, где искать светящиеся наноалмазы, инфракрасные телескопы, такие как Спитцер, могут помочь нам узнать больше о своей жизни в космосе», - говорит Алламандола.
Статья Bauschlicher на эту тему была принята для публикации в журнале Astrophysical Journal. Алламандола был соавтором статьи, наряду с Юфэй Лю, Алессандра Риккой и Эндрю Л. Маттиода, также из Эймса