O echipă de cercetare a creat în laborator un praf din carbon care, analizat, este aproape identic cu materia organică aflată la zeci de mii de ani lumină. Coordonatorul studiului, lect. dr. Ionuț Topală, a declarat că praful creat în laborator, analog celui din spațiu, va permite comunității științifice să înțeleagă cum evoluează materia din spațiu și ce se întâmplă cu ea când este radiată sau se află în calea vreunei comete.
Astfel de studii pot avea loc doar în laborator, cu ajutorul produșilor artificiali. Dacă cercetătorii s-ar limita să observe doar ce se întâmplă în spațiu, cele câteva miligrame obținute săptămânal la Iași ar avea nevoie de câteva sute de milioane de ani pentru a se forma natural.
În centrul galaxiei noastre, la 25.000 de ani lumină, acolo unde încă nu visăm să putem ajunge, există praf interstelar. „Știm acest lucru, chiar dacă nu vedem până acolo, pentru că putem măsura semnale radio care provin din acea zonă a spațiului dar și radiațiile care sunt emise sau absorbite. Interpretându-le, putem desena o hartă chimică a zonei”, a explicat Ionuț Topală, lector în cadrul Facultății de Fizică a Universității „Al. I. Cuza” din Iași.
Praful interstelar e diferit de cel de Pământ, care provoacă alergii, și chiar față de cel de pe comete sau din jurul planetelor. Omenirea are informații despre acest praf misterios doar din măsurători realizate cu telescoape capabile să „vadă” în infraroșu. Astfel, știm că praful interstelar este format predominant din carbon sau siliciu, însoțit uneori de gheață. De când a fost detectat, în 1983, oamenii de știință încearcă să recreeze combinații chimice asemănătoare aici, pe Pământ.
Până în momentul de față, cele câteva laboratoare din lume care au încercat să obțină praf interstelar, au reușit doar la temperaturi foarte înalte sau presiuni foarte scăzute. În plus, substanța creată de ei, observată la microscop, arată ordonat și „cuminte” ca un film subțire.
Praful pufos
În laboratorul din Iași, echipa de cercetători și doctoranzi în Fizica plasmei a obținut, la temperatură și presiune obișnuită, „fulgi” de praf, dezorganizați și impredictibili ca organizare tridimensională. Deși nu există dovezi directe, aceștia sunt cu siguranță mai apropiați de particulele care s-ar găsi în spațiul îndepărtat, în regiuni dominate de haos, unde nu acționează gravitația.
Rezultatul a fost publicat pe 1 decembrie într-una din cele mai prestigioase reviste de astrofizică de la nivel mondial – „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”, editată de către Oxford University Press.
„Procedeul prin care am ajuns la acest rezultat este o noutate absolută”, a precizat lect. dr. Valentin Pohoață, membru al echipei de cercetare. „Practic, plecăm de la două gaze obișnuite, butan și heliu, care introduse într-o regiune de câmp electric foarte intens, formează o plasmă. Acest mediu funcționează ca o foarfecă ce taie moleculele de gaz în bucăți. Când fragmentele se recombină, apar aceste particule de praf și o parte din moleculele-mamă de butan se transformă în solid.”
Praful nu seamănă însă cu ce înțelegem în mod obișnuit prin solid – majoritatea obiectelor din jurul nostru. Dacă am putea vedea foarte precis în interiorul lor, am observa o organizare disciplinată, în rețele cristaline, arată cercetătorii. În cazul produsului obținut în laborator, așezarea moleculelor este total haotică, fără vreo regulă sau predictibilitate aparentă. Grupul de cercetare le-a numit „pufos”.
„Praful de stele” și-a făcut apariția în laboratorul de Fizica Plasmei acum trei ani, printr-o coincidență la care visează orice cercetător și pentru care s-a inventat un cuvânt special în limba engleză: „serendipity”. Serendipitatea denumește o descoperire semnificativă făcută întâmplător, atunci când se caută de fapt altceva. Datorită unor astfel de momente, omenirea beneficiază astăzi de penicilină, insulină, microunde sau plastilină. La Facultatea de Fizică, praful interstelar a fost rezultatul secundar al unui experiment care avea un scop total diferit.
Ionuț Topală își amintește că „pe atunci, ne preocupa să replicăm, în laborator, condițiile de atmosferă din anumite zone cosmice pe care specialiștii le numesc fierbinți. De fapt, temperatura de acolo este aproximativ temperatura camerei de la noi, dar aceasta în condițiile în care temperatura medie a cosmosului este de aproximativ -270 de grade Celsius. Ne propusesem să obținem în laborator substanțele chimice detectate în acele zone, unele dintre ele exotice și care nu există pe Pământ.”
Procesul va fi îmbunătățit
După câteva încercări, fizicienii au observat că dispozitivul de plasmă se „murdărise” cu un praf. În loc să îl șteargă pur și simplu, l-au analizat. Văzând rezultatele, și-au dat seama că nu diferă foarte mult de materia organică detectată în spațiu. Era un praf asemănător celui din centrul galaxiei. De atunci, resursele științifice au fost dedicate acestei descoperiri neintenționate.
Produsul urmează să fie îmbunătățit mai departe, astfel încât să se apropie și mai mult față de cel din inima galaxiei. Pentru aceasta, echipa de cercetare caută diverse metode pentru a scădea conținutul de hidrogen. Ioana Cristina Gerber, doctorandă, a dus câteva mostre de praf la Madrid, la Institutul de Structură a Materiei, pentru a le supune acțiunii unui fascicul de electroni de energie mare. Acum, echipa de cercetare caută colaborări științifice care să le permită să „bombardeze” praful cu ioni grei, care au capacitatea să extragă hidrogenul din molecule.
Rezultatul a fost obținut în proiectul Sinteza analogilor de praf interstelar (2017-2018), finanțat de către Agenția Spațială Română (ROSA), prin Programul de Cercetare, Dezvoltare şi Inovare pentru Tehnologie Spaţială şi Cercetare Avansată – STAR.
Echipa a fost alcătuită din Ionuț TOPALĂ, Silvia-Alina CHIPER, Valentin POHOAŢĂ (cadre didactice la Facultatea de Fizica), Ilarion MIHĂILĂ (cercetător CERNESIM), Delia CIUBOTARU, Bianca Cristiana HODOROABĂ (masteranzi), Ioana Cristina GERBER (doctorand) si Toma MIHAI (tehnician).
