Ar 2024. gada pēdējo dienu noslēdzās Ventspils Augstskolas Inženierzinātņu institūtā “Ventspils Starptautiskais radioastronomijas centrs” īstenotais zinātniski pētnieciskais projekts “Ledus molekulu desorbcija starpzvaigžņu vidē (DIMD)”. To finansēja Latvijas Zinātnes padome (LZP) savā Fundamentālo un lietišķo pētījumu projektu (FLPP) programmā (projekta Nr. lzp-2021/1-0076). Iepriekš, ziņojot par projekta vidusposmu 2023.g., jau uzskaitījām projekta dalībnieku ziņojumus vairākās konferencēs Latvijā un ārzemēs, dalību starptautiskās sadarbības projektā LILAC, populārzinātnisku rakstu, kā arī, svarīgākais, veikto zinātnisko pētījumu, kas tika iesniegts augsta līmeņa astronomijas žurnālā Astronomy & Astrophysics (A&A). “Šāds pavērsiens atstāja projekta dalībniekus nelāgā situācijā – no četriem lielajiem pētījumiem, kurus bija plānots paveikt, pirms pēdējā projekta gada sākšanās vēl neviens nebija pabeigts vai iesniegts A&A līmeņa žurnālā.” Datu trūkuma dēļ A&A iesniegtajā pētījumā izmantojām pieņēmumus par ātrumu pie kāda apledojušu starpzvaigžņu puteklīšu sadursmēs atdalās ledus gabaliņi. Šādu sadursmju rezultātu gluži nesenos aprēķinos bija izpētījusi zinātnieku grupa Kaizerslauternas Universitātē Vācijā. No viņu publicētajiem darbiem secinājām, ka mūsu pieņēmumi ir kļūdaini, jo sadursmes brīdī ledus apvalciņš uzvedas kā šķidrums, kas deformējas, nevis saplīst fragmentos kā kristāls. Līdz ar to iesniegtā publikācija nesaturēja zinātniski pamatojamus rezultātus un galu galā tika atsaukta. Šāds pavērsiens atstāja dalībniekus neapskaužamā situācijā – no četriem lielajiem pētījumiem, kurus bija plānots projektā paveikt, pirms pēdējā projekta gada sākšanās vēl neviens nebija nobeigts vai vismaz iesniegts A&A līmeņa žurnālā. No otras puses veiktais darbs tomēr nebija bez rezultāta – mūsu rīcībā bija augsti attīstīts astroķīmiskais modelis. Praktiski jebkādi pētījumi (kas nebalstās uz kļūdainiem pieņēmumiem) ar šo programmu varēja sniegt jaunus, publicējamus zinātniskos rezultātus. 2023. gada nogalē modelis tika vēl mazliet pilnveidots un skriešanās ar laiku līdz pat projekta beigām varēja sākties! Pirmajā [1] no četriem apjomīgajiem 2024. gadā veiktajiem pētījumiem aplūkojām modeļa vispārējos rezultātus – dažādu cietu (ledus) un gāzu molekulu aprēķināto daudzumu starpzvaigžņu miglājā, tai skaitā organiskās vielas, kam projektā pievērsta īpaša uzmanība. Otrajā publikācijā [2] skaidrojām organisko vielu iztvaikošanu no apsarmojušiem putekļiem jaundzimušas zvaigznes tuvumā. Šķiet, interesantākais no pētījumiem bija trešais, kurš aplūkoja putekļu ceļu no auksta apzvaigznes apvalka uz planētas veidojošo disku ap jauno spīdekli. Tas liecina, ka diskā nonāca divu šķiru putekļi – auksti un apledojuši graudiņi un mazliet siltāki, bet gluži pliki graudiņi. Šādu puteklīšu saķepšana smilšgraudiņu, graudu, oļu un arvien lielāku izmēru pikās bija planētu veidošanās pirmsākums, arī mūsu pašu Saules sistēmā. Ceturtais raksts tika sagatavots līdz ar projekta beigu zvanu un pētīja starpzvaigžņu kosmisko miglāju pirmsākumus. Visi raksti tika iesniegti A&A, pirmie divi jau paspējuši iznākt, trešais jau nodots sagatavošanai izdevniecībā, kamēr ceturtajam vēl priekšā viss garais zinātniskā izvērtējuma ceļš. Arī pārējie plānotie darbi sekmīgi izpildīti. Publicēšanai iesniegti divi mazāka apjoma raksti – par putekļu temperatūru telpā ap zvaigzni un par apstākļiem gravitācijas spēka iedarbībā sabrūkošā kosmiskajā miglājā, līdz tas centrā izveido jaundzimušu zvaigzni. Latvijas astronomiem, interesantiem un sabiedrībai paveiktais skaidrots vēl vienā ziņojumā Latvijas Universitātes zinātniskajā konferencē, rakstā populārzinātniskajam žurnālam Zvaigžņotā debess, kā arī intervijā žurnālam “Ir” [3]. Darbs pie projekta rezultātiem vēl nebeidzas – iesniegtie raksti jānoved līdz publicēšanai, paredzēts arī ziņojums nākamajā (83.) LU zinātniskajā konferencē, kā arī Latvijas Astronomijas biedrībā. Pētījuma finansētājs ir Latvijas Zinātnes padomes Fundamentālo un lietišķo pētījumu projekts "Ledus molekulu desorbcija starpzvaigžņu vidē (DIMD)" Nr. lzp-2021/1-0076 ietvaros: https://www.venta.lv/zinatne/projekti/ledus-molekulu-desorbcija-starpzvaigznu-vide Zinātniskais vadītājs J. Kalvāns, juris.kalvans@venta.lv Administratīvā vadītāja I. Kozlova, ievako@venta.lv [1] https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/07/aa50015-24/aa50015-24.html [2] https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/12/aa51858-24/aa51858-24.html [3] https://ir.lv/2024/10/16/zvaigznu-putekli/ Attēla avots: Apledojuši starpzvaigžņu putekļi ar Džeimsa Veba kosmisko teleskopu Chamaeleon I tumšajā kosmiskajā miglājā. NASA, ESA, CSA, and M. Zamani (ESA). Science: M. K. McClure (Leiden Observatory), F. Sun (Steward Observatory), Z. Smith (Open University), and the Ice Age ERS Team

Tūkstošiem gadu ilgi procesi uz sīkiem putekļu graudiņiem zvaigznes veidojošos kosmiskajos miglājos ļāvuši rasties vielām, kuras Saules sistēmas gadījumā bijušas svarīgas dzīvības izcelsmei un var civilizācijai noderēt kā resursi. Šādu organisku un neorganisku vielu rašanos Visuma tumsībā ietekmējuši daudzi faktori, tai skaitā dažādu puteklīšu temperatūra un molekulu spēja piesaistīties, vibrēt un atrauties no puteklīšu virsmas. Daudzi no šiem procesiem nu apvienoti vienā zinātniskā skaitliskajā modelī, ļaujot astroķīmijas simulācijām sniegt nebijušus rezultātus. 

Projekta DIMD īstenošana uzsākās ar vakanču aizpildīšanu, piesaistot četrus studentus. No tiem divas ir jaunas VeA darbinieces un projekta laikā jau aizstāvējušas bakalaura un maģistra darbus. Kā plānots projekta pieteikumā, tika turpinātas un veidotas jaunas sadarbības ar ārzemju zinātniekiem. No tām svarīgākā bija Spānijas vadītais astroķīmijas starptautiskas sadarbības atbalsta projekts LILAC. DIMD zinātniskais vadītājs J. Kalvāns 2022. gada jūlijā ar ziņojumu “Aspekti starpzvaigžņu ledus fizikālai pārstrādei” “ Aspects of physical processing of interstellar icy mantles ” piedalījās LILAC sapulcē Maksa Planka Ārpuszemes fizikas institūtā (MPE, Garhinga, Vācija). VeA zinātnieki piedalās arī LILAC turpinājuma pieteikumā SENTINEL. DIMD pirmās puses galvenā zinātniskā pētījumā tēma bija ķīmiskās sekas apledojušu puteklīšu sadursmēm zvaigznes veidojošos kosmiskajos miglājos (starpzvaigžņu gāzu-putekļu mākoņos). Ar aprēķiniem pamatota hipotēze, ka šādām sadursmēm notiekot ar ātrumu daži desmiti vai simti metri sekundē, no putekļiem var tikt atšķelti ledus kriksīši. Tika rēķināts, cik ilgi šādas ledus nanodaļiņas var eksistēt starpzvaigžņu miglājā, jo to iztvaikošana dažāda starojuma ietekmē var nogādāt gāzes fāzē organiskas molekulas, kas citkārt tur nebūtu redzamas – bet miglājos reāli ir novērojamas. Puteklīšu sadursmju biežumu aprēķināja ārzemju līdzautors no Teksasas universitātes ASV. To nosaka gāzu masu kustības miglājā. Zvaigzni veidojošā miglājā šīs kustības lielākoties ved uz centru, taču tās kavē magnētiskie lauki, turbulence (haotiska gāzu kustība, ko izraisa masīvu zvaigžņu eksplozijas) un temperatūra. Šis darbs tika prezentēts starptautiskajā astronomijas konferencē COSPAR 2022. gadā, bet pētījuma manuskripts par ledaino puteklīšu sadursmēm iesniegts prestižajā Eiropas zinātniskajā žurnālā Astronomy & Astrophysics 2023. gada vasarā ar nosaukumu “Organiska ledus sadursmju desorbcija pirms-zvaigžņu kodolā” “ Collisional desorption of organic ices in a prestellar core ”. Mikroskopiskie molekulu un puteklīšu līmeņa procesi notiek miglājā, kura izmēri ir simtiem reižu lielāki par Saules sistēmu. Šāda miglāja saraušanās gravitācijas ietekmē (kolapss) arī tika aprēķināta ar astrofizikāliem modeļiem. Par aprēķinātajiem datiem, kurus plānots izmantot kā standartu turpmākiem astroķīmiskajiem aprēķiniem, projekta DIMD dalībnieki K. Veitners un J. Kalvāns sniedza ziņojumu “Datu kopa fizikālajiem apstākļiem pirms-zvaigžņu kodolos” “ Dataset for physical conditions in prestellar cores ” tepat VeA rīkotajā konferencē BAASP’2023 . Darbs turpinās ar zinātniska raksta gatavošanu. Atsevišķs, papildinošs pētījumu virziens DIMD ir starojuma pārneses aprēķini putekļainā, zvaigzni veidojošā miglājā. Miglāja kolapsa aprēķinu programmu tiek sapārota ar starojuma pārneses programmu, kas ļaus iegūt, piemēram, putekļu temperatūras sadalījumu miglājā katrā tā attīstības laika momentā. Starprezultātus galvenais izpildītājs J. Freimanis ziņoja Starptautiskās astronomijas savienības 384. simpozijā Polijā, 2023. gada rudenī, stenda referātā “Par nepārtraukta spektra polarizācijas nozīmi apzvaigžņu putekļu apvalku modelēšanā”. “ On the significance of polarization of continuous spectrum in modelling of circumstellar dust shells ”. Pašmāju auditorijai no DIMD projekta veltīts populārzinātnisks raksts “Molekulāro miglāju mīklas” žurnālā Zvaigžņotā Debess un uzstāšanās Latvijas Universitātes 81. zinātniskajā konferencē ar ziņojumu “Ledainu puteklīšu sašķelšanās starpzvaigžņu miglājos”.  Aktivitātes īstenotas LZP FLPP projekta “Ledus molekulu desorbcija starpzvaigžņu vidē (DIMD)”, Nr. lzp-2021/1-0076 ietvaros.