Kosmiczny pył jest zbyt zimny, aby mógł go uchwycić teleskop optyczny, więc wizualne obrazy galaktyk nie przedstawiają pełnej historii warunków. Kredyt na zdjęcia - zespół Hubble Heritage, zdjęcie jest własnością publiczną

Kosmiczne „pyły” mogą ujawnić nowe typy galaktyk

Teleskopy na podczerwień pomogły w wykryciu wcześniej niewykrytych cząstek.

autor: Gareth Willmer

Mierzenie ogromnych ilości pyłu kosmicznego w przestrzeni międzygwiezdnej może być kluczem do odkrycia różnych tajemnic kosmosu, w tym sposobu powstawania ziaren i tego, czy chmury galaktyk zasłaniają nowe typy galaktyk.

Ziarna pyłu kosmicznego, które rodzą się w gwiazdach, są budulcem innych gwiazd i planet skalistych, takich jak Ziemia, a także może samo życie. Jednak nasze rozumienie zakurzonego wszechświata i procesów, które go tworzą, pozostaje ograniczone.

„Brakuje nam niezbędnej wiedzy na temat pochodzenia pyłu kosmicznego, jego ewolucji, a zatem paliwa do formowania się gwiazd galaktyk w najnowszej historii kosmicznej” - powiedział profesor Haley Gomez, astrofizyk z Cardiff University w Wielkiej Brytanii.

Kosmiczna mgiełka oznacza również, że kluczowe procesy astronomiczne unikają wykrycia przez tradycyjne teleskopy. „Nasze spojrzenie na wszechświat jest stronnicze” - powiedział prof. Gomez, który realizuje projekt o nazwie CosmicDust. „Patrzyliśmy na widzialne światło gwiazd i galaktyk. Ale połowa światła świeciła gwiazdami, odkąd Wielki Wybuch został w rzeczywistości ukryty. ”

„Brakuje nam niezbędnej wiedzy na temat pochodzenia pyłu kosmicznego, jego ewolucji, a zatem paliwa do formowania się gwiazd w galaktykach w najnowszej historii kosmicznej”.
- Profesor Haley Gomez, Cardiff University

Problem polega na tym, że kosmiczny pył jest zbyt zimny, aby mógł zostać wykryty przez teleskopy optyczne. Jednak w ostatniej dekadzie eksploracja pyłu była wspomagana przez główne misje kosmiczne, takie jak misje Planck i Herschel rozpoczęte w 2009 roku. Obejmowały one teleskopy, które mogą przechwytywać galaktyki w dalekiej podczerwieni części spektrum - w których cząsteczki pyłu stać się widocznym.

Obie misje zakończyły się w 2013 r., Pozostawiając po sobie bogactwo surowych danych. Wykorzystuje to DustPedia, jeden z kilku projektów Uniwersytetu Cardiff, które mają na celu lepsze zrozumienie właściwości pyłu kosmicznego.

Baza danych

DustPedia łączy dane Herschela i Plancka z danymi z naziemnych i kosmicznych teleskopów - oraz z innych części widma, takich jak widzialne i ultrafioletowe - w celu stworzenia ogromnego archiwum do badania pyłu i jego interakcji w galaktykach w część wszechświata najbliższego nam. Obecnie zapewnia zdjęcia prawie 900 galaktyk.

„Jedną z głównych motywacji tego jest zrozumienie, jak galaktyki ewoluują i zmieniają się w czasie”, powiedział profesor Jonathan Davies, główny badacz DustPedia. Wyjaśnił, że na przykład duża część pierwiastków chemicznych syntetyzowanych przez gwiazdy znajduje się w kosmicznym pyle. Zrozumienie, ile z nich jest obecnych, pomaga odkryć, jak chemicznie wyewoluowała galaktyka, a ostatecznie jak daleko posunęła się na swojej drodze życia.

Pomoże nam to również porównać ewolucję różnych rodzajów galaktyk - na przykład różnice między gigantycznymi galaktykami eliptycznymi a mniejszymi spłaszczonymi.

Profesor Davies opisuje kosmiczny pył jako dym papierosowy wdmuchiwany przed żarówkę, zasłaniający znaczną część światła gwiazd.

„Możesz zostać wprowadzony w błąd, myśląc, że jeśli galaktyka nie wytwarza dużo światła, nie będzie tam wielu gwiazd. Jeśli potrafisz zmierzyć ilość pyłu, możesz zacząć wprowadzać poprawki - powiedział.

Projekt CosmicDust prof. Gomeza ma na celu zbudowanie obszernego katalogu zapylonych galaktyk w celu stworzenia „spisu pyłu” wspomaganego przez spostrzeżenia Herschela. Oczekuje, że pomoże to odkryć tajemnicze nowe klasy galaktyk, które na zdjęciach w świetle widzialnym wydają się ubogie w pył, ale w rzeczywistości zawierają ogromne ilości pyłu.

Projekt zakończył już swój pierwszy statystyczny spis pyłów obejmujący 15 000 galaktyk, stwierdzając, że niektóre zawierają znacznie więcej pyłu, a niektóre znacznie mniej niż przewidywano - i opublikował katalogi i mapy obejmujące prawie pół miliona galaktyk.

Między innymi zespół odkrył trzy nowe eksplodujące pozostałości gwiezdne zawierające dużo pyłu. Co ciekawe, powiedział prof. Gomez, wszystkie one zawierają szybko wirujące gwiazdy neutronowe powstałe w wyniku masowych wybuchów gwiazd, co sugeruje, że mogą to być ważne układy wytwarzające pył.

Co więcej, wykorzystując dane Herschela do cofnięcia się o 12 miliardów lat do wczesnego wszechświata, jej zespół znalazł wstępne sygnały, że wszechświat mógł być znacznie bardziej zapylony w przeszłości niż dziś, a zatem charakteryzuje się szybszym tworzeniem się gwiazd.

Prof. Gomez mówi, że możliwe wyjaśnienia brakującego pyłu obejmują wiatry galaktyczne, które wyrzucają duże ilości z galaktyk lub niszczą je fale uderzeniowe gorącego gazu.

„Właśnie takie rzeczy powinniśmy być w stanie przetestować po przeanalizowaniu dużych ankiet i zakończeniu katalogów i pomiarów” - powiedziała.

Profesor Gomez - naukowcy dążą również do rozstrzygnięcia długotrwałej kontrowersji wokół pochodzenia kosmicznego pyłu - „czy powstają z podobnych do Słońca gwiazd w ich cichych przypływach śmierci, czy też są bardziej gwałtowne, zamiast tego powstają od masywnych gwiazd, które rozerwały się pod koniec życia. ”Badania naukowe skłaniają się obecnie ku temu ostatniemu wyjaśnieniu, dodała.

Pył laboratoryjny

Inną inicjatywą, NANOCOSMOS, jest modelowanie kosmicznego pyłu w laboratorium, aby uzyskać lepszy obraz tego, jak się formuje i zachowuje. W tym celu zbudowano kilka zestawów eksperymentalnych, takich jak komora gwiezdnego pyłu, która symuluje tworzenie ziaren pyłu.

Naukowcy z Institute of Fundamental Physics (IFF) w Madrycie, Hiszpania, obecnie używają tej komory próżniowej do badania reakcji poszczególnych pierwiastków znajdujących się w pyle, patrząc początkowo na gromady węgla i ich interakcję z wodorem. Później zbadają interakcje i właściwości pyłu obejmujące krzem, żelazo i inne metale oraz ich interakcje z gazami, aby symulować bardziej realistyczne środowiska astrofizyczne.

„Badanie sposobu powstawania cząstek pyłu i ich interakcji z gazem jest niezbędne do zrozumienia ich właściwości” - powiedział profesor José Cernicharo, fizyk pracujący w dziedzinie astrofizyki molekularnej na MFF i odpowiadający główny badacz projektu NANOCOSMOS. „Wyprowadzenie struktury pierwszych nanocząstek utworzonych z różnych pierwiastków jest obowiązkowym krokiem do prawidłowego modelowania fizyki i chemii wyrzutu czerwonych olbrzymów i supernowych”.

Zrozumienie czegoś więcej na temat tworzenia nanocząstek nie tylko pomaga odkryć, co dzieje się w kosmosie, i śledzić historię wszechświata. Modele pokazujące, w jaki sposób tworzy się i rośnie pył, mogą również wspierać innowacje na naszej planecie w obszarach takich jak nanotechnologia - ważne w dziedzinach takich jak zielona energia i biotechnologia.

Jeśli chodzi o kosmos, badanie pyłu ostatecznie pomoże nam stworzyć pełniejszy obraz otaczającego nas wszechświata.

„Pył odgrywa kluczową rolę w ewolucji fizycznej i chemicznej obiektów astronomicznych, ale nie można go właściwie uwzględnić w modelach ze względu na naszą ograniczoną wiedzę na temat jego natury i właściwości” - powiedział prof. Cernicharo. „Postępy w tej kwestii będą zatem miały silny wpływ na astrofizykę i astrochemię”.

Badania w tym artykule zostały sfinansowane przez UE. Jeśli podobał Ci się ten artykuł, rozważ udostępnienie go w mediach społecznościowych.

Zobacz też

  • Płytowe obserwatorium tektoniczne w celu wywołania przesunięcia sejsmicznego w badaniach trzęsień ziemi
  • Od pyłu przez kamyki po planety - wgląd w narodziny Układu Słonecznego
  • Błąd genetyczny doprowadził ludzi do ewolucji większych, ale bardziej wrażliwych mózgów
  • Jak skupienie się na emocjach pomaga rozproszyć napięcia polityczne
  • Nowi ojcowie mogą ulegać zmianom hormonalnym, nerwowym i behawioralnym

Więcej informacji

DUSTPEDIA

NANOCOSMOS

Kosmiczny Pył

Pierwotnie opublikowany na horizon-magazine.eu.