Ученые пролили свет на тайну образования карбида кремния (SiC) — одного из ключевых компонентов космической пыли, из которой со временем формируются новые планеты и звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Пыль из карбида кремния возникает в атмосферах умирающих, богатых углеродом звезд. Однако механизм ее появления долгое время оставался загадкой. Чтобы разобраться в этом, исследователи решили воссоздать в лаборатории условия, характерные для последних этапов жизни таких светил.
Команда ученых из Мадридского института материаловедения разработала специальное оборудования для решения задачи — «Машину звездной пыли». Это сверхвакуумная система, которая способна имитировать химические условия вблизи умирающих звезд. На создание установки и подготовку эксперимента ушло несколько лет.
В ходе опытов ученые сначала испаряли кремний и углерод, получая горячий газ из отдельных атомов. Затем в него добавляли водород в разных концентрациях, чтобы выяснить, какое его количество запускает нужные реакции. Для анализа получившихся соединений применяли инфракрасную спектроскопию и масс-спектроскопию.
Ключевой вывод исследования связан с ролью водорода. Оказалось, что без достаточного количества водорода кремний и углерод практически не взаимодействуют и остаются разделенными. Но при высокой концентрации водорода атомарный углерод вступает в реакцию с ним, образуя простые углеводороды (например, ацетилен). Затем эти соединения реагируют с кремнием — в результате получается газообразный карбид кремния (SiC₂). В конечном счете молекулы SiC₂ слипаются, формируя твердые пылевые частицы.
«SiC₂ был единственным обнаруженным газообразным предшественником. Считается, что он играет ключевую роль в формировании частиц карбида кремния во внутренних слоях оболочки звезд с высоким содержанием углерода», — отмечают авторы.
Полученные данные помогут астрономам интерпретировать наблюдения за умирающими звездами. Сравнение лабораторных результатов с телескопическими данными позволит лучше понять, как карбидокремниевая пыль эволюционирует в космосе — от простых молекул до твердых частиц.
Ранее Наука Mail рассказывала, что планеты лучше формируются вокруг двойных звезд.
