Dažādu materiālu putekļu astroķīmija 

Projekta pilnais nosaukums:  Dažādu materiālu putekļu astroķīmija 


Projekta Nr.  lzp-2025/1-0065 


Projekta akronīms: DACE 


Programma: Fundamentālie un lietišķie pētījumi 


Projekta iesniedzējs:  Ventspils Augstskola 


Projekta finansējums: 300000 euro. 


Projekta īstenošanas periods: no 2026. gada 1. janvāra līdz 2028. gada 31. decembrim 


Projekta īss apraksts 

Starpzvaigžņu putekļiem ir dažādi izmēri, formas un materiāli. Putekļu sastāva daudzveidība astronomiem ir bijusi zināma jau sen, taču tās loma starpzvaigžņu un apzvaigžņu ķīmiskajos procesos ir maz pētīta. Uz putekļu virsmas uzkrājas starpzvaigžņu ledus, kas Saules sistēmas gadījumā nodrošināja vidi prebiotiskai organiskajai sintēzei pirms-Saules miglājā. Putekļu materiāliem – ogleklim un dažādiem silikātiem – ir atšķirīgas temperatūras un  dažādas   molekulu adsorbcijas spējas uz putekļu virsmas. Jaunākie rezultāti liecina, ka šīs īpašības nosaka brīdi, kad uz putekļiem sāk uzkrāties ledus, kā arī ķīmisko reakciju ātrumu starp molekulām uz virsmas. Tādējādi putekļi, kas veidoti no dažādiem materiāliem, nes dažādu daudzumu ledus, kam pie tam ir dažāds sastāvs. 


Projekta mērķis 

Radīt priekšstatu, kāds ir ledus uz dažādu materiālu putekļu populācijām starpzvaigžņu vidē un zvaigžņu veidošanās apgabalos. Šim nolūkam izstrādāsim nepieciešamo metodoloģiju un izpētīsim dažus svarīgākos aspektus daudzu materiālu putekļu-ledus ķīmijai ar skaitliskām simulācijām. Tas papildinās izpratni par ledus izcelsmes molekulu radioastronomiskajiem novērojumiem, ledus ķīmiskajām pārvērtībām un ledus transportu zvaigznes veidojošu miglāju iekšējos rajonos. 


Zinātniskā grupa 

Projekta zinātnisko grupu veido projekta zinātniskais vadītājs Dr. phys. Juris Kalvāns, vadošais pētnieks Dr. phys. Juris Freimanis, kā arī studenti: zinātniskais asistents, doktorants Mg.phys. Kristaps Veitners, kā arī Deivis Brakšs un Nikita Muhaņko. 


Projekta sasniedzamie rezultāti  ir četras zinātniskas publikācijas un iesniegts pētniecības projekta pieteikums. Papildus plānoti arī ziņojumi zinātniskās konferencēs un populārzinātniski raksti. 


Projekta aktivitātes 


  1. Starojuma pārnese: mijiedarbība starp starojumu un dažādu materiālu putekļiem apzvaigžņu un starpzvaigžņu vidē (1.-36. projekta mēnesis). 
  2. Astroķīmijas metodika: skaitliskā modeļa pielāgošana un uzlabošana projekta uzdevumu izpildei (1.-18. projekta mēnesis). 
  3. Skaitliskās modelēšanas pētījumi par dažādu materiālu putekļu ietekmi astroķīmijā (19.-36. projekta mēnesis). 


Kontakti: 

Projekta vadītājs zinātniskajos jautājumos: Dr. phys. Juris Kalvāns, juris.kalvans@venta.lv 

Projekta vadītāja administratīvajos jautājumos – Santa Kalvāne, santa.kalvane@venta.lv 

Projekta aktualitātes

Kosmiskie putekļi kā ķīmisko procesu laboratorijas: projekta pirmā ceturkšņa rezultāti

Autors Rota Žagare • 2026. gada 1. aprīlis
Projekta “Dažādu materiālu putekļu astroķīmija (DACE)” (lzp-2025/1-0065) pirmajā ceturksnī izveidota pētnieku komanda un uzsākti darbi, lai labāk izprastu procesus, kas nosaka molekulu veidošanos starpzvaigžņu vidē. Projektā darbojas vadošie pētnieki J. Kalvāns un J. Freimanis, doktorants K. Veitners, kā arī Latvijas Universitātes ķīmijas bakalaura studenti N. Muhaņko un D. Brakšs. 18. februārī notika projekta atklāšanas seminārs .  Pirmajā projekta darba virzienā tiek pētītas starpzvaigžņu putekļu īpašības. Lai gan šie putekļi ir ļoti sīki, tiem ir būtiska nozīme Visuma ķīmijā. Uz putekļu virsmām veidojas jaunas molekulas, un to temperatūra ietekmē šo procesu norisi. Tādēļ tiek izstrādāti modeļi, kas ļauj aprēķināt putekļu temperatūru dažādos kosmiskās vides apstākļos. Putekļu temperatūru nosaka līdzsvars starp karsēšanu un atdzišanu. Tos silda dažādi starojuma avoti – tuvējās zvaigznes, starpzvaigžņu ultravioletais starojums, kosmisko staru radīti fotoni un kosmiskais mikroviļņu fona starojums. Savukārt atdzišana notiek, putekļiem izstarojot siltumu un nododot enerģiju apkārtējai gāzei. Tā kā dažādi putekļu materiāli absorbē un izstaro starojumu atšķirīgi, projektā tiek apkopoti dati par to fizikālajām īpašībām un mijiedarbību ar apkārtējo vidi. Otrajā darba virzienā tiek pilnveidoti astroķīmiskie modeļi, kas apraksta ķīmisko reakciju norisi kosmosā. Par pamatu izvēlēta starptautiski izmantotā reakciju datubāze UDfA Rate22, kuru paredzēts papildināt ar reakcijām, kas notiek uz putekļu virsmām. Atšķirībā no reakcijām gāzē, putekļu virsmas darbojas kā dabiskas mikrolaboratorijas. Tās palīdz molekulām ilgāk atrasties vienai otras tuvumā un veicina reakciju norisi. Turklāt virsma spēj absorbēt reakcijās radušos enerģiju, tādējādi stabilizējot jaunizveidotās molekulas. Šo iemeslu dēļ daudzas reakcijas uz putekļu virsmām notiek vieglāk nekā brīvā gāzē. Pašlaik projektā īpaša uzmanība tiek pievērsta magnija, kalcija, titāna, dzelzs un sēra savienojumu reakcijām, kuras līdz šim astroķīmisko virsmas reakciju datubāzēs ir pētītas ļoti maz. Vienlaikus tiek izvērtētas iespējas izmantot arī citu jaunu astroķīmisko reakciju datubāzi KIDA 2024 specializētu pētījumu veikšanai. Projekta mērķis ir radīt priekšstatu, kāds ir ledus uz dažādu materiālu putekļu populācijām starpzvaigžņu vidē un zvaigžņu veidošanās apgabalos. Šim nolūkam projektā tiks izstrādāta nepieciešamā metodoloģija un izpētīti vairāki svarīgākie aspekti daudzu materiālu putekļu-ledus ķīmijai ar skaitliskām simulācijām. Tas papildinās izpratni par ledus izcelsmes molekulu radioastronomiskajiem novērojumiem, ledus ķīmiskajām pārvērtībām un ledus transportu zvaigznes veidojošu miglāju iekšējos rajonos.

Ventspils Augstskolā uzsākts projekts “Dažādu materiālu putekļu astroķīmija”

Autors Rota Rulle • 2026. gada 23. februāris
Ar 2026. gada janvāri sākusies īstenošana Latvijas Zinātnes padomes Fundamentālo un lietišķo pētījumu programmas projektam Nr. lzp-2025/1-0065 “Dažādu materiālu putekļu astroķīmija (DACE)”. Pētījumus veic Ventspils Augstskolas Inženierzinātņu institūta “Ventspils Starptautiskais radioastronomijas centrs” Astronomijas un astrofizikas nodaļas darbinieki. DACE zinātniskā nozīme slēpjas projekta novitātē. Ir sen zināms, ka gan Saules sistēmā, gan plašākā kosmiskā telpā mūsu Galaktikā un tālāk atrodas sīciņi cietu vielu graudiņi – starpzvaigžņu putekļi. To ķīmiskais saturs var būt dažāds, bet divas vielu klases dominē – silikātu minerāli (akmens) un ogleklis (sodrēji, kvēpi). Šī putekļu dažādība tiek ņemta vērā vairākās astrofizikas apakšnozarēs, piemēram, starpzvaigžņu vides fizikā un kosmoķīmijā (zinātne par Saules sistēmu veidojošo vielu un elementu izcelsmi). Taču astroķīmijā, kas pēta molekulu pārvērtības starpzvaigžņu vidē, putekļu dažādais sastāvs līdz šim ticis ignorēts. Tam tomēr var būt liela nozīme, jo daudzas svarīgas ķīmiskās pārvērtības kosmosā notiek uz putekļu virsmas. DACE ietvaros pētīsim, kā starpzvaigžņu miglāju ķīmisko sastāvu ietekmē dažādu materiālu starpzvaigžņu putekļu atšķirības temperatūrā, virsmas adsorbcijas (molekulu lipšanas) īpašībās un citos parametros. Ar janvāri darbu DACE projektā uzsāka vadošie pētnieki J. Kalvāns un J. Freimanis, veicot pirmizpēti, kā arī projekta sākotnējos zinātnisko un administratīvo plānošanu un gatavošanos. Pilnvērtīga, koordinēta un aktīva pētniecība sākās februārī ar studentu formālo iesaistīšanos. 18. februārī notika projekta atklāšanas seminārs, kurā tika definēti divi aktuālie darbības virzieni –temperatūras aprēķināšana putekļiem starpzvaigžņu miglājos, kur uz tiem iedarbojoties dažādie starpzvaigžņu starojuma lauki, kā arī jaunas reakciju datubāzes pielāgošana astroķīmijas aprēķiniem. Pēc semināra projekta dalībnieki devās vizītē uz Irbenes radioteleskopu kompleksu (sk. foto).