Vesmírný prach je klíčovou ingrediencí mlhovin, jejichž smršťováním a rotací vznikají hvězdné systémy. Právě takhle kdysi vznikla i Sluneční soustava se Sluncem a planetami. Vědci mají slušnou představu, že jemná zrnka kosmického prachu vznikají v monumentálních atmosférách červených obrů a během jejich zániku bývají roztroušena do okolního vesmíru. Objevují se také v ultimátních explozích supernov, které jako ohromující vesmírná show ohlašují zánik masivních hvězd.
Umírající hvězdy jsou tedy továrnami na hvězdný prach. Takto vytvořený prach se během milionů let postupně hromadí v nezměrných mračnech prachu a plynu, která se nakonec mohou přeměnit na nové hvězdy a planety. Zatím ale není úplně jasné, jak tato zrnka prachu vznikají a jaké chemické procesy se na tom podílejí.
Právě na tohle se zaměřil pozoruhodný evropský projekt NANOCOSMOS, který běží od roku 2014 do roku 2020, s celkovým rozpočtem téměř 15 milionů eur. Jak říká manažer projektu Marcelo Castellanos ze Spanish National Research Council v Madridu, naše povědomí o složení a struktuře nepatrných zrnek kosmického prachu je jenom velmi omezené. Nemůžeme si je nabrat v mlhovině a pak pořádně prostudovat v laboratoři. A jen velmi vzácně se dostaneme ke kosmickému prachu, co spadne na Zemi. Většina z toho mála, co o kosmickém prachu víme, pochází z pozorování mlhovin infračervenými teleskopy.
Proto si vědci udělali Stardust machine. Pozoruhodnou mašinu na hvězdný prach vyvinuli a postavili ve španělském institutu Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC). Jeho úkolem je studovat vznik a vývoj zrnek „kosmického“ prachu v laboratoři. Aby to projekt Stardust machine dokázal, tak spojuje astronomická pozorování prachu ve vesmíru s počítačovým modelováním a s výrobou prachu v laboratoři, tedy na Stardust machine.
Desetimetrový stroj na hvězdný prach zdařile napodobuje podmínky ve vnějších vrstvách atmosféry přízračných červených obrů, tedy zvolna umírajících hvězd střední velikosti. Zrnka hvězdného prachu kondenzují v komorách s ultravysokým vakuem a simulují osud prachových zrn, která putují z červeného obra do okolního vesmíru.
Stardust machine vlastně vyrábí velké množství složitě uspořádaných nanočástic za kontrolovaných podmínek a zároveň umožňuje jejich okamžitý detailní výzkum. Vědci například mohou propojit Stardust machine se 40-metrovým radioteleskopem Yebes u Madridu. Díky tomu mohou jako první na světě provádět rádiová pozorování simulovaných astrofyzikálních procesů za kontrolovaných podmínek.
Mohlo by se zdát, že experiment Stardust machine je zahleděný do vesmíru a nemá praktické využití. To by byl ale veliký omyl. Ve skutečnosti už totiž stroj na hvězdný prach prokázal, že je velice šikovným nástrojem na výrobu velmi dobře využitelných nanočástic pro pozemské nanotechnologie. Už například vyrobil nanočástice mědi o přesně definované velikosti, které by bylo možné použít pro vývoj pokročilých katalytických materiálů anebo nových senzorů. Vědci si také všimli, že simulované nanočástice hvězdného prachu bohaté na uhlík nápadně připomínají prachové částice ze spalovacích motorů. Stardust machine by tím pádem mohl přispět k omezení jejich škodlivosti na Zemi.
Video: Dust: the origin
Video: NANOCOSMOS_ERC, Gas and dust from the Stars to the Laboratory
Literatura
NanoWerk 15. 4. 2019.