Bedenk dat de aarde slechts een gigantisch kosmisch stofkonijntje is - een grote bundel puin verzameld uit ontplofte sterren. Wij aardbewoners zijn in wezen kleine klompjes sterrenstof, te, zij het met zeer complexe chemie.

En omdat de ruimte een erg stoffige plek is, dat maakt het heel moeilijk voor astronomen en astrofysici die verder door het heelal of diep in het centrum van onze eigen melkweg proberen te turen om meer te weten te komen over hun structuur, vorming en evolutie.

Een betere stofkaart maken

Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie onder leiding van Edward F. Schlafly, een Hubble Fellow in de Physics Division van het Lawrence Berkeley National Laboratory van het Department of Energy (Berkeley Lab), geeft een gedetailleerd, 3D-blik op stof op een schaal van duizenden lichtjaren in ons Melkwegstelsel. De studie werd op 22 maart gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

Deze stofkaart is van cruciaal belang voor het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), een door Berkeley Lab geleid project dat de versnellende expansiesnelheid van het universum zal meten wanneer het in 2019 opstart. DESI zal een kaart bouwen van meer dan 30 miljoen verre sterrenstelsels, maar die kaart zal worden vervormd als dit stof wordt genegeerd.

"Het licht van die verre sterrenstelsels reist miljarden jaren voordat we het zien, "volgens Schlafly, 'maar in de laatste duizend jaar van zijn reis naar ons wordt een paar procent van dat licht geabsorbeerd en verstrooid door stof in onze eigen melkweg. Daar moeten we voor corrigeren.'

Net zoals stof in de lucht in de lucht van de aarde bijdraagt ​​aan de atmosferische waas die ons schitterende oranje en rode tinten geeft bij zonsopkomst en zonsondergang, stof kan verre sterrenstelsels en andere ruimtevoorwerpen ook roder aan de hemel doen lijken, hun afstand verstoren en in sommige gevallen aan het zicht onttrekken.

Wetenschappers ontwikkelen voortdurend betere manieren om dit interstellaire stof in kaart te brengen en de concentratie ervan te begrijpen, samenstelling, en gemeenschappelijke deeltjesgroottes en vormen.

Zodra we het stofprobleem kunnen oplossen door betere stofkaarten te maken en nieuwe details te leren over de eigenschappen van dit ruimtestof, dit kan ons een veel nauwkeuriger meting geven van afstanden tot verre sterren in de Melkweg, als een galactische GPS. Stofkaarten kunnen ook helpen om de afstand tot supernova-gebeurtenissen beter te meten door rekening te houden met de effecten van stof bij het rood maken van hun licht.

"Het overkoepelende doel van dit project is om stof in drie dimensies in kaart te brengen - om erachter te komen hoeveel stof er is in een 3D-gebied aan de hemel en in het Melkwegstelsel, ' zei Schlafly.

Gecombineerde gegevens van luchtonderzoeken werpen nieuw licht op stof

Het nemen van gegevens van afzonderlijke luchtonderzoeken uitgevoerd met telescopen op Maui en in New Mexico, Schlafly's onderzoeksteam stelde kaarten samen die stof binnen één kiloparsec vergelijken, of 3, 262 lichtjaar, in de buitenste Melkweg - inclusief verzamelingen van gas en stof die bekend staan ​​​​als moleculaire wolken die dichte ster- en planeetvormende gebieden kunnen bevatten die bekend staan ​​​​als nevels - met verder weg gelegen stof in de melkweg.

"De resolutie van deze 3D-stofkaarten is vele malen beter dan alles wat eerder bestond, ’ zei Schlafly.

Deze onderneming werd mogelijk gemaakt door de combinatie van een zeer gedetailleerd meerjarig onderzoek dat bekend staat als Pan-STARRS, dat wordt aangedreven door een 1,4-gigapixel digitale camera en driekwart van de zichtbare lucht beslaat, en een afzonderlijk onderzoek genaamd APOGEE dat een techniek gebruikte die bekend staat als infraroodspectroscopie.

Infraroodmetingen kunnen effectief door het stof heen snijden dat veel andere soorten waarnemingen verdoezelt en zorgen voor een nauwkeurigere meting van de natuurlijke kleur van sterren. Het APOGEE-experiment richtte zich op het licht van ongeveer 100, 000 rode reuzensterren aan de overkant van de Melkweg, inclusief die in de centrale halo.

Wat ze vonden, is een complexer beeld van stof dan eerder onderzoek en modellen hadden gesuggereerd. De stofeigenschappen binnen 1 kiloparsec van de zon, die wetenschappers meten met een lichtverduisterende eigenschap die bekend staat als de "extinctiecurve, " is anders dan die van de stofeigenschappen in het meer afgelegen galactische vlak en de buitenste melkweg.

Er ontstaan ​​nieuwe vragen over de samenstelling van ruimtestof

De resultaten, onderzoekers vonden, lijken in strijd te zijn met modellen die verwachten dat stof voorspelbaarder wordt verspreid, en om eenvoudig grotere korrelgroottes te vertonen in gebieden waar meer stof aanwezig is. Maar de waarnemingen vinden dat de stofeigenschappen weinig variëren met de hoeveelheid stof, dus de modellen moeten mogelijk worden aangepast om rekening te houden met een andere chemische samenstelling, bijvoorbeeld.

"In dichtere regio's, men dacht dat stofkorrels zich zouden ophopen, dus je hebt meer grote korrels en minder kleine korrels, " zei Schlafly. Maar de waarnemingen laten zien dat dichte stofwolken er ongeveer hetzelfde uitzien als minder geconcentreerde stofwolken, zodat variaties in stofeigenschappen niet alleen een product zijn van stofdichtheid:"wat dit ook drijft, is niet alleen conglomeraat in deze regio's."

Hij voegde toe, "De boodschap aan mij dat we nog niet weten wat er aan de hand is. Ik denk niet dat de bestaande (modellen) kloppen, of ze hebben alleen gelijk bij de allerhoogste dichtheden."

Nauwkeurige metingen van de chemische samenstelling van ruimtestof zijn belangrijk, zei Schlafly. "Er vindt een grote hoeveelheid chemie plaats op stofkorrels, en je kunt alleen moleculaire waterstof vormen op het oppervlak van stofkorrels, " zei hij - deze moleculaire waterstof is essentieel bij de vorming van sterren en planeten.

Vul de lege plekken in

Zelfs met een groeiende verzameling stofgegevens, we hebben nog steeds een onvolledige stofkaart van onze melkweg. "Er is ongeveer een derde van de melkweg die ontbreekt, "Schlafly zei, "en we werken nu aan het in beeld brengen van dit 'ontbrekende derde' van de melkweg." Een hemelonderzoek dat de beeldvorming van het zuidelijke galactische vlak zal voltooien en deze ontbrekende gegevens zal opleveren, zou in mei moeten worden afgerond, hij zei.

APOGEE-2, een vervolgonderzoek naar APOGEE, bijvoorbeeld, zal volledigere kaarten van het stof in de lokale melkweg opleveren, en andere instrumenten zullen naar verwachting betere stofkaarten opleveren voor nabije sterrenstelsels, te.

Terwijl de dichtheid van stof ons zicht op het centrum van de Melkweg verhult, Schlafly zei dat er vooruitgang zal zijn, te, door dieper te kijken en ook daar betere stofmetingen te verzamelen.