Текст уведомления здесь

Зерна чистого железа — редкость в межзвездной среде

Коллектив ученых из Японии провел лабораторный эксперимент по формированию зерен чистого железа и показал, что вероятность их формирования в межзвездном пространстве очень мала.
Добавить в закладки
Комментарии

Большинство атомов в межзвездном пространстве существуют в газовой фазе, и только 1% атомов собран в мельчайшие, от сотен нанометров до десятков микрометров, твердые частицы — зерна. Но именно они являются основой для формирования молекул, планетарных систем и звезд. Эффективность частиц в качестве «строительных блоков» зависит от их химического состава, размера, геометрии и кристаллической структуры. Но для понимания характеристик зерна необходимо уточнить состав и количество зерен, сформированных в газовых потоках в межзвездном пространстве.

Железо вместе с магнием и кремнием является наиболее распространенным тугоплавким элементом в космосе. Но, несмотря на предыдущие обширные астрономические наблюдения и анализ состава метеоритов, количество обнаруженных соединений чистого железа было намного меньше ожидаемого.

Для выяснения вероятности образования зерен чистого железа исследователи в лабораторных условиях повторили образование его зерен в условиях микрогравитации. Конденсация зерна из газовой фазы протекает через зарождение устойчивых малых (размером в несколько нанометров) кластеров и их последующий рост. Эти процессы в основном контролируются двумя физическими величинами — вероятностью прилипания, с которой атомы из газовой фазы прилипают на кластеры или зерна, и поверхностным натяжением мелких кластеров.

Исследователи обнаружили, что вероятность прилипания крайне мала: на сто тысяч столкновений будут прилипать лишь несколько атомов, так что гомогенное образование зерен железа крайне неэффективно, даже в богатой железом газообразной среде (например, в сверхновых). А чем меньше кластер, тем меньше поверхностное натяжение, что также затрудняет процесс образования более крупного зерна.

В наземных условиях вероятность образования зерен железа на три порядка больше (примерно один к ста). По предположению авторов исследования, это связано с земной гравитацией. Из-за нее в газе формируются конвекционные потоки, где могут образовываться области повышенной плотности. Там частицы сталкиваются чаще, что и повышает вероятность их слипания.

Таким образом, по словам ученых, большая часть железа в межзвездной среде находится в виде примесей в зернах сложного состава и встречается в районе образования новых и сверхновых звезд — там, где газовые потоки плотные.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Как железо помогает сформироваться самым крупным алмазам на Земле, читайте на «Чердаке».

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы