Twee astronomen uit Griekenland zijn erin geslaagd de driedimensionale structuur van een interstellaire gaswolk te modelleren, en ontdekte dat het in de orde van 10 keer ruimer is dan het oorspronkelijk leek.

De vorm en structuur van Musca, beschreven in het journaal Wetenschap , zou wetenschappers kunnen helpen bij het onderzoeken van de mysterieuze oorsprong en evolutie van sterren - en bij uitbreiding, de planeten die hen omringen.

Het vinden van de 3D-structuur van dergelijke wolken "is al vele jaren een 'heilige graal' in studies van het interstellaire medium, " zei senior auteur Konstantinos Tassis, een astrofysicus aan de Universiteit van Kreta.

Interstellaire wolken dienen als de hemelse wiegen voor opkomende sterren, die condenseren uit deze enorme opeenhopingen van gas en stof. Deze koude, stoffig, gemagnetiseerde wolken kunnen een miljoen keer de massa van de zon bereiken. Maar omdat ze gevuld zijn met moleculaire waterstof die het licht van achtergrondsterren blokkeert, ze verschijnen meestal als gaten in een verder heldere nachtelijke hemel. Ze zijn gemakkelijker te bestuderen met infrarood licht.

Maar zelfs in infrarood licht, deze wolken zijn moeilijk te bestuderen omdat we ze alleen als platte structuren kunnen zien, ook al zijn ze eigenlijk driedimensionaal. We weten heel weinig over hoe dicht ze zijn, welke vorm ze hebben en hoe ze van binnen zijn georganiseerd.

"In hun binnenste vinden allerlei verschillende fysische en chemische processen plaats, en als een resultaat, het proces van stervorming wordt slecht begrepen, "Zei Tassis in een e-mail. "Hoe valt een gigantische wolk van een miljoen zonsmassa's uiteen in kleinere stukjes, en hoe condenseren deze fragmenten tot sterren die lijken op onze zon? Wat zorgt ervoor dat een wolk veel kleine sterren vormt of een paar grotere?"

"Deze problemen, hoewel ze rechtstreeks verband houden met de kwestie van de oorsprong van onze zon, onze planeet, en, uiteindelijk, onszelf, zijn nog steeds een groot mysterie, " hij voegde toe.

Ongeveer een decennium geleden, astrofysicus Paul Goldsmith van het Jet Propulsion Laboratory in La Canada Flintridge en zijn collega's ontdekten vreemde haarachtige slierten rond dergelijke gaswolken, eerder als de trilhaartjes van een bacterie. Te midden van de chaos van een gaswolk, deze geordende structuren trokken de aandacht van astronomen. Hoe zijn ze ontstaan, en waarom?

"Begrijpen hoe je nieuwe sterren maakt, is echt een cruciale uitdaging voor moderne astrofysica, " Goudsmid, die niet betrokken was bij de nieuwe krant, zei in een interview. "In deze moleculaire wolken worden nieuwe sterren gevormd, en zo de structuur van deze wolken te begrijpen, en hoe diep ze zijn, wat hun driedimensionale structuur is, is uiteraard van cruciaal belang voor het begrijpen van het hele plaatje."

Tijdens het afronden van zijn doctoraal werk aan de Universiteit van Kreta, hoofdauteur Aris Tritsis (nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Australian National University) concludeerde dat deze strepen eigenlijk werden veroorzaakt door magnetische golven die hun afdruk achterlieten op het gas van de wolk.

"Het was toen dat we ons realiseerden dat deze strepen een wereldwijde trilling zouden kunnen coderen als de wolk geïsoleerd is, een lied, ' een patroon van frequenties dat de ware, 3D-vorm van de wolk, ' zei Tassis.

Om te proberen die magnetosonische golven te gebruiken om de vorm van een interstellaire wolk te begrijpen, ze haalden gegevens van het infrarood Herschel Space Observatory van de European Space Agency, die in het infrarood kan kijken. Ze richtten zich op Musca, die op het zuidelijk halfrond ligt, ongeveer 500 lichtjaar van de aarde.

Muska, een draadvormige wolk die lang en dun is, maakte een ideaal doelwit omdat het relatief geïsoleerd was. Dit betekende dat het onwaarschijnlijk was dat de strepen waren vervormd door "lawaai" afkomstig van nabijgelegen structuren, zei Tassis.

Omdat de golven in principe gevangen zitten in de interstellaire wolk, de golflengte zal daadwerkelijk informatie bevatten over zijn afmetingen. Na het gebruik van de strepen om de golflengte van deze "globale vibratie" te bepalen, "De wetenschappers waren in staat om de ware vorm van deze gaswolk te bepalen.

Vanaf ons uitkijkpunt, Musca ziet eruit als een naald. Maar de magnetosonische golven onthulden dat de gaswolk eigenlijk de vorm had van een pannenkoek - een die we van opzij bekeken. Globaal genomen, de wolk lijkt ongeveer 24 lichtjaar breed, 18 lichtjaar in doorsnee en één lichtjaar dik te zijn.

"Net zoals een piccolofluit een heel ander geluid maakt dan een tuba (de lucht trilt in beide gevallen met verschillende frequenties omdat de vorm en grootte van de instrumenten heel verschillend zijn), een pannenkoekvormige wolk trilt in een deuntje dat heel anders is dan dat van een naaldvormige wolk, " zei Tassis. "Musca trilt heel duidelijk als een pannenkoek, geen naald. Het is geen subtiel effect, het is oogverblindend!"

Dit betekende dat de gaswolk veel omvangrijker was dan eerder werd gedacht - ongeveer in de orde van 10 keer groter, zei Tassis. En omdat dezelfde hoeveelheid gas die groter dan verwachte ruimte vulde, het betekende dat de wolk veel minder dicht was dan wetenschappers hadden verwacht.

"Het was een grote verrassing voor ons, ' zei Tassis.

Goudsmid, wiens team oorspronkelijk het bestaan ​​van strepen identificeerde, prees het werk.

"Dit is geweldig. Dit is spannend, "zei de astrofysicus. "Nu moeten we uitzoeken of we dat kunnen bevestigen door een ander soort meting."

De ontdekking dat Musca een pannenkoek is en geen prototypische naaldachtige gloeidraad verandert het begrip van wetenschappers van het krachtenevenwicht dat deze gaswolk heeft gevormd en het stervormingsproces ervan beïnvloedde, totaal. Tassis toegevoegd.

Voor een ding, een minder dichte gaswolk zou een veel lagere stervormingssnelheid hebben. Daarbovenop, de moleculaire demografie van dunnere wolken is anders dan die van dichtere. dichte wolken, bijvoorbeeld, hebben meer kans op stikstof gebaseerde moleculen zoals ammoniak.

De vorm van zo'n wolk kan ook veelzeggend zijn:magnetische krachten maken pannenkoekachtige wolken, turbulentie vormt naaldachtige wolken en thermische krachten resulteren in ronde, bolle wolken, zei Tassis. Als wetenschappers nu meer van deze wolken in drie dimensies kunnen weergeven, ze zullen een pannenkoekvormige wolk niet verwarren met een naaldvormige. Dat betekent dat ze een veel beter idee krijgen van de krachten die in het spel zijn.

"Nu we weten dat Musca een pannenkoek is, we weten dat in ieder geval voor deze specifieke wolk, magnetische krachten moeten een sleutelrol spelen in het stervormingsproces in het binnenste, ' zei Tassis.

Gewapend met kennis van de driedimensionale structuur van Musca, andere wetenschappers kunnen nu meer informatie verzamelen over de chemische en fysische eigenschappen van deze interstellaire gaswolk.

"Met zijn onthulde 3D-structuur, Musca zal nu fungeren als een prototypelaboratorium om stervorming in meer detail dan ooit tevoren te bestuderen, ' zei Tassis. 'De stervormingssaga van Musca begint nu pas, en dit is een zeer opwindende ontwikkeling die verder gaat dan deze specifieke ontdekking."

© 2018 Los Angeles Times
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.