Compreender como os grãos de poeira se formam no gás interestelar pode oferecer informações significativas aos astrônomos e ajudar os cientistas de materiais a desenvolver nanopartículas úteis.
Estudos de laboratório e de foguetes revelaram novos insights sobre como os grãos de poeira interestelar surgiram antes da formação do nosso sistema solar. Os resultados, publicados por pesquisadores da Universidade de Hokkaido e colegas no Japão e na Alemanha na revista Avanços da ciênciatambém pode ajudar os cientistas a produzir nanopartículas com aplicações úteis de maneiras mais eficientes e ecológicas.
Esses grãos ‘pré-solares’ podem ser encontrados em meteoritos que caem na Terra, permitindo estudos de laboratório que revelam possíveis rotas para sua formação.
“Assim como as formas dos flocos de neve fornecem informações sobre a temperatura e a umidade da atmosfera superior, as características dos grãos pré-solares nos meteoritos limitam os ambientes na saída de gás das estrelas nas quais eles poderiam ter se formado”, explica Yuki Kimura, do Hokkaido. equipe. Infelizmente, no entanto, tem sido difícil identificar os possíveis ambientes para a formação de grãos que consistem em um núcleo de carboneto de titânio e um manto de carbono grafítico circundante.
Uma melhor compreensão do ambiente em torno das estrelas em que os grãos podem ter se formado é crucial para aprender mais sobre o ambiente interestelar em geral. Isso poderia, por sua vez, ajudar a esclarecer como as estrelas evoluem e como os materiais ao seu redor se tornam os blocos de construção dos planetas.
A estrutura dos grãos parece sugerir que seu núcleo de carboneto de titânio se formou primeiro e depois foi posteriormente revestido por uma espessa camada de carbono em regiões mais distantes de escoamento de gás de estrelas que se formaram antes do Sol.
A equipe explorou as condições que podem recriar a formação de grãos em estudos de modelagem de laboratório guiados por trabalhos teóricos sobre nucleação de grãos – a formação de grãos a partir de minúsculas manchas originais. Este trabalho foi complementado por experimentos realizados nos períodos de microgravidade experimentados a bordo de voos de foguetes suborbitais.
Os resultados ofereceram algumas surpresas. Eles sugerem que os grãos provavelmente se formaram no que os pesquisadores chamam de caminho de nucleação não clássico: uma série de três etapas distintas não previstas pelas teorias convencionais. Primeiro, o carbono forma núcleos minúsculos e homogêneos; o titânio então se deposita nesses núcleos de carbono para formar partículas de carbono contendo carboneto de titânio; finalmente, milhares dessas partículas finas se fundem para formar o grão.
“Também sugerimos que as características de outros tipos de grãos pré-solares e solares que se formaram em estágios posteriores do desenvolvimento do sistema solar podem ser explicadas com precisão considerando caminhos de nucleação não clássicos, como os sugeridos por nosso trabalho”, conclui Kimura. .
A pesquisa pode ajudar na compreensão de eventos astronômicos distantes, incluindo estrelas gigantes, sistemas planetários recém-formados e as atmosferas de planetas em sistemas solares alienígenas em torno de outras estrelas. Mas também pode ajudar os cientistas aqui na Terra a obter melhor controle sobre as nanopartículas que estão explorando para uso em muitos campos, incluindo energia solar, catálise química, sensores e nanomedicina. As implicações potenciais de estudar os minúsculos grãos em meteoritos, portanto, vão desde as futuras indústrias da Terra até o mais distante que podemos imaginar.
Com informações de Science Daily.