Sikker på, vi er alle samlinger af rumstøv. Men astronomer ønsker også at studere det for at forstå, hvordan rumstøv i vores Mælkevej skjuler stjernelys langvejs fra.
Animationen ovenfor viser en ny 3D-gengivelse af rumstøv, set i en flere tusinde lysårsløjfe gennem og ud af det flade plan i vores Mælkevejen. Det er en del af en ny undersøgelse foretaget af forskere ved Berkeley Lab, der blev offentliggjort den 22. marts 2017 i den peer review Astrofysisk tidsskrift. Hvorfor en undersøgelse af rumstøv? For det første, som disse undersøgelsesforfattere forklarede i en erklæring:
Overvej, at Jorden bare er en gigantisk kosmisk støvhare - et stort bundt affald, der er samlet fra eksploderede stjerner. Vi jordboere er i det væsentlige bare små klumper af stardust, omend med meget kompleks kemi.
Så rumstøv har iboende interesse. Imidlertid kan skyerne af rumstøv i vores Mælkevej-galakse også være problematiske for astronomer. Støv kan dæmpe eller skjule lyset fra stjerner og galakser ud over. Ledende forfatter af den nye undersøgelse er Edward F. Schlafly, en Hubble-stipendiat ved Berkeley Lab. Han forklarede:
Lyset fra ... fjerne galakser bevæger sig i milliarder af år, før vi ser det, men i de sidste tusinde år af sin rejse mod os optages og spredes nogle få procent af dette lys af støv i vores egen galakse.
Vi er nødt til at rette op på det.
Korrektionen er især vigtig for forskere ved Berkeley Lab. De designer et fremtidigt projekt, kaldet Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), der vil arbejde på at måle universets accelererende ekspansionshastighed efter lanceringen i 2019.
DESI vil bygge et kort over mere end 30 millioner fjerne galakser, men det kort vil blive forvrænget, hvis dette støv ignoreres. Og så sagde Schlafly:
Det overordnede mål med dette projekt er at kortlægge støv i tre dimensioner - at finde ud af, hvor meget støv der er i en hvilken som helst 3D-region på himlen og i Mælkevejen.
Universet er fyldt med støv, der vises i dette billede - en del af en undersøgelse af det sydlige galaktiske plan - som mørke pletter. På dette billede har de røde stjerner en tendens til at blive rødede af støv, mens de blå stjerner er foran støvskyerne. Billede via Legacy Survey / NOAO / AURA / NSF / Berkeley Lab.
På baggrund af data fra separate himmelundersøgelser udført med teleskoper på Maui og i New Mexico har Schlaflys forskerteam allerede sammensat kort, der sammenligner støv inden for en kiloparsec - eller 3.262 lysår - i den ydre Mælkevej.De brugte data fra Pan-STARRS-himmelundersøgelsen på Hawaii og fra en separat undersøgelse kaldet APOGEE på Apache Point, New Mexico, der brugte en teknik kaldet infrarød spektroskopi. Infrarøde observationer lader astronomer kigge gennem støv. Som disse forskeres erklæring sagde:
Infrarøde målinger kan effektivt skære gennem det støv, der skjule mange andre typer observationer ... APOGEE-eksperimentet fokuserede på lyset fra omkring 100.000 røde gigantstjerner over Mælkevejen, inklusive dem i dens centrale glorie.
Schlafly sagde, at 3D-støvkort, de nu har i hånden, har en meget større løsning (evnen til at se detaljer) end noget, der tidligere eksisterede.
Og selvfølgelig, som altid sker, fandt de, at det er et mere komplekst billede af støv, end tidligere forskning og modeller havde antydet.
En komprimeret udsigt over hele himlen synlig fra Hawaii af Pan-STARRS1-observatoriet. Billedet er en samling af en halv million eksponeringer, hver ca. 45 sekunder i længde, taget over en periode på fire år. Mælkevejen diske ligner en gul bue, og støvbanerne dukker op som rødbrune filamenter. Baggrunden består af milliarder af svage stjerner og galakser. Billede via D. Farrow / Pan-STARRS1 Science Consortium / Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics / Berkeley Lab.
Resultaterne, fandt forskere, ser ud til at være i konflikt med modeller, der forventer, at støv i Mælkevejen vil blive mere forudsigeligt fordelt, og at de blot udviser større kornstørrelser i områder, hvor der findes mere støv. Observationerne finder ud af, at støvegenskaberne meget lidt varierer med støvmængden, så eksisterende støvmodeller i Mælkevejen kan muligvis være nødvendigt at justere for at tage højde for en anden kemisk sammensætning, f.eks. Schlafly sagde:
I tættere regioner troede man, at støvkorn ville konglomerere, så du har flere store korn og færre små korn.
Men observationer viser, at tætte støvskyer ser meget ud som mindre koncentrerede støvskyer, så variationer i støvegenskaber ikke kun er et produkt af støvtæthed, sagde han, og:
… Uanset hvad der driver dette er ikke kun konglomeration i disse regioner.
Schlafly sagde også, at selv med en voksende samling af støvdata, har vi stadig et ufuldstændigt støvkort over vores galakse:
Der er omkring en tredjedel af galaksen, der mangler, og vi arbejder lige nu på at afbilde denne 'manglende tredjedel' af galaksen.
En himmelundersøgelse, der vil afslutte billeddannelsen af det sydlige galaktiske plan og give disse manglende data, skulle bruttes op i maj, sagde han.
APOGEE-2, en opfølgende undersøgelse til APOGEE, for eksempel, vil give mere komplette kort over støvet i den lokale galakse, og andre instrumenter forventes også at give bedre støvkort for nærliggende galakser.
Det planlagte APOGEE-2-undersøgelsesområde ligger over et billede af Mælkevejen. Hver prik viser en position, hvor APOGEE-2 vil opnå stjernespektre. Imge via APOGEE-2 / Berkeley Lab.
Nederste linje: Astronomer har undersøgt støvet i vores Melkevejs galakse i tre dimensioner. De gør dette til dels for støvets egeninteresse, og også fordi de ønsker at forstå, hvordan støvsamlinger i Mælkevejen dæmper eller skjuver lyset fra stjerner og galakser ud over.