Kosmiline tolm on optiliste teleskoopide abil liiga külm, nii et galaktikate visuaalsed pildid ei anna tingimustest täielikku lugu. Pildikrediit - Hubble Heritage'i meeskond, pilt on avalikus omandis

Kosmilised „tolmupillid” võivad paljastada uut tüüpi galaktikaid

Infrapuna teleskoobid on aidanud märgata varem tuvastamata osakesi.

autor Gareth Willmer

Kosmose tolmu tohutute koguste mõõtmine tähtedevahelises ruumis võib olla võtmeks kosmose mitmesuguste müsteeriumide vabastamiseks, sealhulgas kuidas moodustuvad terad ja kas osakeste pilved varjavad uut tüüpi galaktikaid.

Tähtedes sündinud kosmilised tolmuterad on teiste tähtede ja kiviste planeetide, näiteks Maa, ehitusplokid, aga võib-olla ka elu ise. Kuid meie arusaam tolmusest universumist ja selle moodustavatest protsessidest on piiratud.

"Meil puuduvad elutähtsad teadmised kosmilise tolmu päritolu, selle evolutsiooni kohta ja seetõttu kütus galaktikate tähtede moodustumiseks viimase kosmilise ajaloo jooksul," ütles Suurbritannia Cardiffi ülikooli astrofüüsik professor Haley Gomez.

Kosmiline udus tähendab ka seda, et võtmeastronoomilised protsessid väldivad avastamist traditsiooniliste teleskoopide abil. "Meie vaade universumile on kallutatud," ütles prof Gomez, kes viib ellu projekti nimega CosmicDust. „Oleme vaadanud tähtede ja galaktikate nähtavat valgust. Kuid pool kõigist tähtedest, mis paistis alates Suurest Paugust, on tegelikult varjatud. ”

"Meil puuduvad elutähtsad teadmised kosmilise tolmu päritolu, selle arengu kohta ja seetõttu on viimase kosmilise ajaloo ajal kütus galaktikate tähtede moodustumiseks."
- professor Haley Gomez, Cardiffi ülikool

Probleem on selles, et kosmiline tolm on optiliste teleskoopide abil tuvastamiseks liiga külm. Viimasel kümnendil on tolmu uurimisele kaasa aidanud aga suured kosmoseülesanded, näiteks Plancki ja Herscheli missioonid, mis käivitati 2009. aastal. Nendeks on teleskoobid, mis suudavad hõivata galaktikaid spektri kaugemas infrapunaosas - seal, kus tolmuosakesed nähtavaks saama.

Mõlemad missioonid lõppesid 2013. aastal, jättes järele hulgaliselt töötlemata andmeid. Seda rakendab DustPedia, üks paarist Cardiffi ülikooli projektist, mille eesmärk on kosmose tolmu omadusi paremini mõista.

Andmepank

DustPedia ühendab Herscheli ja Plancki andmed maapealsete ja kosmoseteleskoopide - ja muude spektriosade, näiteks nähtava ja ultraviolettkiirgusega teleskoopide - andmetega, et luua tohutu arhiiv tolmu ja selle koostoime uurimiseks galaktikates meile lähim universumi osa. Praegu pakub see pilte peaaegu 900 galaktika jaoks.

"Selle peamiseks motivatsiooniks on mõista, kuidas galaktikad aja jooksul arenevad ja muutuvad," ütles DustPedia juhtivteadur professor Jonathan Davies. Ta selgitas, et näiteks suur osa tähtede sünteesitud keemilistest elementidest asub kosmilises tolmus. Mõistmine, kui palju neist kõigist on olemas, aitab mõista, kui galaktika on keemiliselt arenenud, ja lõpuks, kui kaugele ta on oma eluteel kulgenud.

See võib aidata meil võrrelda ka erinevat tüüpi galaktikate arengut - näiteks erinevused hiiglaslike elliptiliste galaktikate ja väiksemate lamestatud galaktikate vahel.

Prof Davies kirjeldab kosmilise tolmu moodi nagu lambipirni ees puhutud sigaretisuits, mis varjab suure osa tähtede valgust.

„Võib teid eksitada, kui arvate, et kui galaktika ei tooda palju valgust, ei saa seal olla palju tähti. Kui saate tolmu kogust mõõta, võite hakata parandusi tegema, ”ütles ta.

Prof Gomezi projekti CosmicDust eesmärk on ehitada ulatuslik tolmute galaktikate kataloog, et luua tolmu loendus, millele aitab kaasa Herscheli ülevaade. Ta loodab, et see aitab avastada salapäraseid uusi galaktikate klasse, mis nähtavas valguses näivad tolmuvaesed, kuid sisaldavad tegelikult tohutul hulgal tolmu.

Projekt on juba lõpetanud oma esimese statistilise 15 000 galaktika tolmu loenduse, leides, et osa neist sisaldab palju rohkem tolmu ja mõni palju vähem kui ennustatud - ning on välja andnud peaaegu poole miljoni galaktika kattekataloogid ja kaardid.

Muu hulgas on meeskond leidnud kolm uut plahvatavat tähejääki, mis sisaldavad palju tolmu. Huvitav on see, et prof Gomez ütles, et need kõik sisaldavad kiiresti pöörlevaid neutronitähti, mis tulenevad massilistest täheplahvatustest, vihjates, et need võivad olla olulised tolmu tekitavad süsteemid.

Lisaks leidis tema meeskond, kasutades Herscheli andmeid 12 miljardi aasta taguse varajase universumi jaoks tagasi saamiseks, esialgseid märke selle kohta, et universum võis minevikus olla palju tolmulisem kui tänapäeval ja seetõttu iseloomustas teda kiirem tähtede moodustumine.

Prof Gomezi sõnul võib tänapäeval kadunud tolmu võimalikeks seletusteks olla galaktilised tuuled, mis puhuvad galaktikatest välja suuri koguseid või hävitavad kuuma gaasi lööklainetega.

"Need on täpselt need asjad, mida peaksime saama katsetada, kui suured uuringud on analüüsitud ja kataloogid ning mõõtmised valmis," sõnas ta.

Teadlaste eesmärk on lahendada ka pikaajaline poleemika kosmilise tolmu päritolu üle, ütles prof. Gomez - kas seda teevad päikesesarnased tähed nende vaiksetes surmahoogudes või on see palju vägivaldsem, selle asemel et pärit olla massilistest tähtedest, mis elu lõpul end lahti rebivad. ”Teadusuuringud kalduvad praegu viimati nimetatud selgituse poole, lisas ta.

Labori tolm

Teine algatus, NANOCOSMOS, modelleerib laboris kosmilist tolmu, et saada parem pilt selle moodustumisest ja käitumisest. Selleks on ehitatud mitu eksperimentaalset ülesehitust, näiteks stardustik, mis simuleerib tolmuosakeste teket.

Hispaanias Madridi Fundamentaalfüüsika Instituudi (IFF) teadlased kasutavad seda vaakumkambrit praegu tolmus leiduvate üksikute elementide reaktsiooni uurimiseks, uurides algselt süsinikuklastrit ja nende koostoimet vesinikuga. Hiljem uurivad nad räni, raua ja muude metallidega seotud koostoimeid ja tolmuomadusi ning nende koostoimet gaasidega, et simuleerida realistlikumaid astrofüüsikalisi keskkondi.

"Tolmuosakeste moodustumise ja gaasiga kokkupuutumise uurimine on nende omaduste mõistmiseks hädavajalik," ütles IFF-i molekulaarse astrofüüsika alal töötav füüsik ja NANOCOSMOS-i projekti vastav uurija professor José Cernicharo. "Esimeste erinevatest elementidest moodustatud nanoosakeste struktuuri tuletamine on kohustuslik samm punaste hiiglaste ja supernoovade väljutamise füüsika ja keemia õigeks modelleerimiseks."

Nanoosakeste moodustumisest lähemalt aru saamine ei aita lihtsalt kosmoses toimuva paljastamist ja universumi ajaloo jälgimist. Tolmu moodustumise ja kasvuga seotud mudelid võivad aidata ka meie enda planeedi uuendustegevust sellistes valdkondades nagu nanotehnoloogia - olulised sellistes valdkondades nagu roheline energia ja biotehnoloogia.

Kosmose osas aitab tolmu uurimine meil lõpuks luua terviklikuma pildi ümbritsevast universumist.

"Tolm mängib võtmerolli astronoomiliste objektide füüsikalises ja keemilises arengus, kuid seda ei saa mudelites korralikult arvesse võtta, kuna selle olemuse ja omaduste kohta on piiratud teadmised," ütles prof Cernicharo. "Igasugused edusammud selles küsimuses mõjutavad seetõttu tugevalt astrofüüsikat ja astrokeemiat."

Selle artikli uuringuid rahastas EL. Kui teile see artikkel meeldis, kaaluge selle jagamist sotsiaalmeedias.

Vaata ka

  • Plaaditektoonika vaatluskeskus, et luua maavärina uurimisel seismiline nihe
  • Tolmust veerisest planeetideni - ülevaade päikesesüsteemi sünnist
  • Geneetiline viga pani inimesed arenema suuremad, kuid haavatavamad ajud
  • Kuidas emotsioonidele keskendumine aitab hajutada poliitilisi pingeid
  • Uutel isadel võivad toimuda hormonaalsed, närvi- ja käitumuslikud muutused

Rohkem infot

DUSTPEDIA

NANOKOSMOS

Kosmiline tolm

Algselt avaldati veebisaidil horizon-magazine.eu.