速成專家:星際塵埃能告訴我們什麼 速成專家:星際塵埃能告訴我們什麼

速成專家:星際塵埃能告訴我們什麼

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如果你搭乘汽車穿越太空,把戴著白手套的手伸出窗外,回來時手上會沾滿灰塵。銀河系恆星之間的空間充滿了氣體和塵埃——大量的塵埃。

今年夏天,歐洲太空總署的普朗克衛星繪製了一張高解析度的塵埃圖。該計畫的最終目標是繪製宇宙微波背景輻射圖,即宇宙早期劇烈運動遺留下來的電磁輻射。

由於溫暖的塵埃顆粒會輻射微波,普朗克衛星繪製這張星圖的目的只是為了觀察塵埃背後的景象。宇宙學家通常認為塵埃輻射的微波是會幹擾數據的“噪音”,只有將其從宇宙微波背景輻射的測量中剔除才值得分析。但對其他天文學家來說,星際塵埃本身就很有價值。一些天文學家計劃利用星際塵埃數據來研究銀河系的磁場,而銀河系磁場的起源和行為目前尚不為人所知。另一些天文學家,例如普林斯頓大學的布魯斯·德雷恩,則會研究塵埃顆粒本身的尺寸分佈和成分。 “宇宙很美,”德雷恩說,“而宇宙之美的來源之一就是塵埃。”

一粒塵埃的一生

1. 星光內部
天文學家雖然不知道所有星際塵埃工廠的具體位置,但他們知道,紅巨星——質量可達太陽八倍、處於生命末期的恆星——會產生大量的塵埃。塵埃的組成成分,例如碳和氧,是在恆星核心深處由氦原子聚變形成的。

2. 在恆星表面
紅巨星內部的對流將新生的原塵埃原子從核心帶到表面。恆星大氣層中的條件和元素決定了塵埃的化學成分。然後,恆星的脈動和星風會將這些原子拋入太空。

3. 在星際空間
隨著原子在太空中不斷漂移,它們會冷卻並凝結成塵埃顆粒。新的塵埃顆粒會繼續飄散到宇宙深處,在那裡它們可能會聚集形成微小的岩石,然後是小行星,最終形成行星。今年7月,行星科學家宣布從「星塵號」探測器上發現了兩個疑似塵埃顆粒。 「星塵號」在太空中採集了七年的塵埃樣本後,於2006年返回地球。這將使目前人類掌握的塵埃顆粒總數達到三個。即使只找到一個,也需要使用顯微鏡對「星塵號」的粒子收集器進行細緻的搜尋。第一個塵埃顆粒也是由「星塵號」實驗捕獲的,於今年3月公佈。在這三個顆粒中,兩個富含鎂,而第三個則以碳為基礎。

常見問題解答

基本術語

星際介質:天文學家對恆星間所有物質的統稱。塵埃顆粒僅佔其質量的約1%,氫佔80%,氦則提供了其餘大部分質量。

星際塵埃:塵埃顆粒是由原子聚集而成的,包括碳、矽、氧、鎂和鋁。富矽顆粒約佔塵埃總量的70%,富碳顆粒則佔其餘部分。