2-qism. Fazoviy kimyo: olimlar nima uchun va qanday qilib olis yulduzlar va ekzosayyoralar tarkibini o‘rganishadi? to’liq malumot oling

Maqolaning 1-qismini bu yerda o‘qing → sinaps.uz/maqola/17199/

“Imkonsiz” birikmalar

Boshqa tomondan, qanchalik gʻalati eshitilmasin, ekzosayyoralarni laboratoriyadan umuman chiqmasdan turib oʻrganish ham mumkin. Biz ularda sodir boʻlishi kerak boʻlgan kimyoviy va fizik jarayonlarni modellashtirish (asosan raqamli) haqida gapirmoqdamiz. Ekzosayyoralardagi sharoitlar ekzotik boʻlishi mumkinligi sababli (boʻrttirish uchun uzr), ulardagi moddalar bizga tanish boʻlgan sharoitlarda ham eng gʻayrioddiy, “mumkin emas”dek tuyulishi mumkin.

Topilgan ekzosayyoralarning aksariyati “issiq yupiterlar”ga tegishli. Yulduzgacha boʻlgan masofa kichikligi sababli ular juda issiq boʻlgan gaz gigantlaridir. Bu yulduz tizimlarida bunday sayyoralar koʻp ekanini anglatmaydi, shunchaki ularni topish oson. Gigantlar atmosferasining harorati ming darajadan oshib ketishi mumkin va u asosan silikatlar va temir bugʻlaridan iborat (bu haroratda temir bugʻlana boshlaydi, qaynamaydi) boʻladi. Shu bilan birga, sayyoralar ichidagi bosim juda katta boʻlishi kerak. Bu holatda bizga tanish boʻlgan vodorod va boshqa gazlar agregatsiyaning qattiq holatiga oʻtadi. Mana shunday ekstremal sharoitlarni modellashtirish boʻyicha tajribalar uzoq vaqt davomida amalga oshirilgan, ammo birinchi marta metall vodorod faqatgina shu yilning yanvar oyida olingan.

Boshqa tomondan, toshli sayyoralarning yer qaʼrida ham yuqori bosim va harorat hukmron boʻlishi mumkin va u yerda kimyoviy elementlarning “qatori” yanada koʻproq boʻladi. Misol uchun, baʼzi hisob-kitoblarga koʻra, bir necha Yer massasiga teng boʻlgan tosh sayyoralar ichidagi bosim 30 million atmosferaga yetadi (Yerning ichida bosim toʻrt million atmosferadan oshmaydi). Kompyuter modellashtirish yordamida bunday sharoitlarda magniy, kremniy va kislorodning ekzotik birikmalari hosil boʻla boshlaganini aniqlash mumkin (bunday birikmalar tosh sayyoralar tarkibida juda koʻp boʻlishi kerak). Masalan, 20 million atmosferadan ortiq bosimda nafaqat bizga tanish boʻlgan silikon oksidi SiO2 , balki “hosil boʻlishi imkonsiz” SiO va SiO3 ham barqaror holatda boʻladi. Shunisi ham qiziqki, ulkan sayyoralar qaʼrida (20 ta Yer massasiga teng boʻlgan) MgSi3O12 – elektr oʻtkazish xususiyatlariga ega boʻlgan oksid hosil boʻlishi mumkin.

Nostandart sharoitlarni, garchi bunday katta bosim va haroratga erishib boʻlmasa ham, nafaqat kompyuterda, balki laboratoriyada ham yaratish mumkin. Olmos anvil yordamida ekzosayyoralardagi sharoitlarga mos keladigan 10 million atmosferagacha bosimni hosil qilish va lazer yordamida yuqori haroratgacha qizdirish mumkin. Bunday sharoitlarni modellashtirish boʻyicha tajribalar yaqindan beri faol ravishda amalga oshirilmoqda. Masalan, 2015-yilda rossiyalik tadqiqotchilarni oʻz ichiga olgan bir guruh olimlar 1,6 ming atmosfera bosimi va ikki ming darajadan yuqori haroratda magniy peroksid MgO2 hosil boʻlishini eksperimental ravishda kuzatishdi. Yuqori bosimdagi materiyaning xatti-harakatlarini oʻrganish haqida koʻproq maʼlumotni boshqa maqolamizdan oʻqing.

Taxminan oʻn ming atmosfera bosimi va ikki ming Kelvin haroratda magniy va kislorod atomlaridan tashkil topgan namunaning rentgen spektroskopiyasi. Nuqtali chiziq kislorod miqdori yuqori boʻlgan hududni tasvirlaydi / S. Lobanov va boshqalar / Ilmiy hisobotlar

UrFUda koinot va quyosh tizimidagi protoplanetar moddalarni oʻrganuvchi bir guruh olimlar faoliyat olib boradi. Biz UrFUning Kourovka fazoviy rasadxonasi yetakchi mutaxassisi Vadim Krushinskiydan ekzosayyoralarni oʻrganish haqida batafsil maʼlumot berishini soʻradik.

N+1: Nega ekzosayyoralarni oʻrganish kerak?

Vadim Krushinskiy: Bor-yoʻgʻi 25 yil avval biz yagona sayyoralar tizimi – Quyosh tizimi mavjudligi haqida bilar edik xolos. Endilikda biz juda koʻp yulduzlarning oʻz sayyoralari borligiga aminmiz, ehtimol koinotdagi deyarli barcha yulduzlar shunday tizimga ega. Maʼlumotlarni olish va qayta ishlash texnologiyalarining rivojlanishi natijasida hatto havaskor astronom ham oʻzining ekzosayyorasini kashf qilishi mumkin boʻlib qoldi. Yana bir “qaynoq yupiter”ning kashf etilishi butun sayyoralar tizimining kashf etilishiga tengdir, axir biz faqat uning koʻzga tashlanadigan qisminigina koʻramiz xolos. Kichikroq oʻlchamdagi yoki oʻz yulduzidan uzoqroq sayyoralar kamdan kam topiladi, chunki bu tanlovli kuzatuv taʼsiridir.

Vadim Krushinskiy Ural federal universiteti olimlari guruhi tarkibida chuqur fazo, Quyosh tizimi va Yerdagi protoplanetar moddalarni oʻrganish boʻyicha loyiha ustida ishlamoqda.

Bu universitetning oltita ilgʻor ilmiy loyihalaridan biri boʻlib, uni strategik akademik boʻlinma (CAE) – UrFU Tabiiy fanlar va matematika instituti Rossiya va boshqa mamlakatlarning akademik va sanoat hamkorlari bilan birgalikda amalga oshirmoqda. Universitetning Rossiya va xalqaro reytinglarda, birinchi navbatda, fanlar boʻyicha oʻrni tadqiqotchilar muvaffaqiyatiga bevosita bogʻliq.

Bitta tajriba bilan xulosa qilib boʻlmaydi. Tajribalarni koʻp marta va mustaqil ravishda takrorlash kerak. Har bir ochilgan ekzosayyora tizimi alohida mustaqil tajribadir. Ular qanchalik koʻp ochilsa, sayyora tizimlarining kelib chiqishi va evolyutsiyasining umumiy qonuniyatlarini shunchalik ishonchli tarzda aniqlash mumkin. Biz statistik maʼlumotlarni yigʻishimiz kerak!

Ekzosayyoralarni bunchalik uzoq masofadan turib kuzatish orqali ular haqida nimani bilish mumkin?

Avvalo, ota-yulduzning xususiyatlarini aniqlash kerak. Bu bizga sayyoralar oʻlchamlari, ularning massasi va orbitalarning radiuslarini hisoblash imkonini beradi. Ota-yulduzning yorqinligi va orbita radiusini bilib olgach, ekzosayyoraning sirt haroratini taxmin qilish mumkin. Bundan tashqari, sayyora atmosferalari turli spektral diapazonlarda turli shaffoflikka ega boʻladi (bu haqda Lomonosov ham yozgan). Kuzatuvchiga bu turli filtrlardan qaralganda sayyoraning boshqa diametrlariga oʻxshaydi. Bu atmosferani aniqlash va uning qalinligi hamda zichligini baholash imkonini beradi. Oʻtish paytida sayyora atmosferasini kesgan ota-yulduzning nuri sayyora atmosferasi tarkibi haqida maʼlumot beradi. Ikkinchi darajali tutilish paytida sayyora oʻz yulduzi orqasiga yashiringanida, biz atmosfera va sayyora yuzasida aks etish bilan bogʻliq spektrdagi oʻzgarishlarni kuzatishimiz mumkin. Xuddi Oy kabi ekzosayyoralarda ham fazalarni kuzatish mumkin. Agar bu taʼsir natijasida yuzaga kelgan tizim yorqinligidagi oʻzgarishlar doimiy boʻlmasa, bu sayyoraning albedosi (yorugʻlikni aks ettirish qobiliyati) oʻzgarib borayotganini koʻrsatadi. Masalan, bulutlarning uning atmosferasidagi harakati tufayli.

Ekzosayyoralarning xossalari oʻzlari hosil boʻlgan bulutlarning xususiyatlari bilan bogʻliq boʻlishi kerak. Yulduz shakllanishi bosqichidagi materiyani oʻrganish orqali biz sayyoralar tizimlari evolyutsiyasini tushunib olishimiz mumkin. Afsuski, Yer oʻz tarixi davomida sezilarli oʻzgarishlarni boshdan kechirdi va endi oʻzi tugʻilgan protoplanetar moddaga “oʻxshamaydi”. Ammo meteoritlar va kometalar sayyoramizga juda yaqin masofada uchadi. Ulardan baʼzilari hatto Yergacha tushib, laboratoriyalarga “kiradi”. Boshqalariga fazoviy kemalarimiz yetib borishi mumkin. Bizning ixtiyorimizda ajoyib tarzda oʻrganish mumkin boʻlgan jismlar bor! Endi boshqa sayyoralar tizimlari ham biznikiga oʻxshash tarzda rivojlanganini isbotlash kerak.

Boshqa sayyoralarda ham hayot bormi?

Buning uchun sayyoralarda biomarkerlarni – organizmlarning hayotiy faoliyatini namoyon qiluvchi belgilarni aniqlash kerak. Eng yaxshi biomarker shartli “Birinchi kanal”ning uzatilishi boʻladi, ammo sayyorada kislorod mavjudligi ham yetarli isbotdir. Agar hayot boʻlmasa, Yerdagi kislorod oʻn minglab yillar ichida atmosferaga bugʻlanib, yoʻqolib ketadi. Ekzosayyoralar atmosferasida kislorodni aniqlash orqali biz koinotda yolgʻiz emasligimizni bilib olishimiz mumkin. Kislorodni qanday topish haqida yuqorida aytib oʻtdik. Ammo hali yetarlicha sezgir qurilmalarimiz yoʻq. “Jeyms Uebb” (JWST) nomli fazoviy teleskop ishga tushirilgandan soʻng bu yoʻnalishda maʼlum yutuqlarga erishish kutilmoqda.

Rossiyalik, xususan, UrFU olimlari bu sohada nima qilishlari mumkin?

Rossiya ekzosayyoralarni tadqiq qilish boʻyicha boshqa ilmiy hamjamiyatlardan ortda qolayotganiga qaramay, bizda bu boʻshliqni yopish imkoniyati mavjud. Ekzosayyoraviy tizimlarni qidirish uchun nisbatan past byudjetli dasturlar (Ural Federal universitetining Kourovka rasadxonasi KPS loyihasi) birinchi qadam boʻlishi mumkin va ular statistik tahlil uchun maʼlumotlarni toʻplashda yordam beradi. Yuqori aniqlikdagi fotometrik oʻlchovlar ixtiyorimizda mavjud asbob-uskunalar yordamida ham amalga oshirilishi mumkin, bu esa baʼzi ekzosayyoralar atmosferasini izlash imkonini beradi. Tranzitlar va ikkilamchi tutilishlar paytida spektral kuzatuvlar Rossiyadagi eng yirik teleskoplar uchun nisbatan qulaydir. Ushbu dasturlarni boshlash uchun nima qilish kerak? Avvalo, sohaga qiziqqan odamlarni topish va ularning ishiga haq toʻlash kerak. Keyin, uskunalarga ozroq sarmoya kiritish zarur.

Ikkinchi yoʻnalish – kuzatilgan hodisalarni modellashtirish va talqin qilishdan iborat. Bu ham nazariy, ham tajriba boʻlishi mumkin. Bunda fazodagi namunalarning xatti-harakatlari va xususiyatlari oʻrganiladi hamda kuzatilgan hodisalar bilan taqqoslanadi. Buning uchun fazodagi sharoitlarga taqlid qiluvchi muhitni yaratish kerak. UrFU ixtiyoridagi meteoritlardan namuna sifatida foydalanish mumkin.

Muallif: Dmitriy Trunin. Ushbu maqola nplus1.ru saytidagi “Что можно найти в космосе и на других планетах: химические вещества, газы, состав Вселенной и звезд. Зачем и как ученые исследуют состав далеких звезд и экзопланет” nomli maqolaning tarjimasi.
Muqova surat:freepik.com