Stardust (astronomi)

En källa till stjärnstoft - nova 2002 av den gigantiska stjärnan V838 Monoceros i konstellationen Unicorn, 20 000 ljusår bort . De bruna stjärnorna virvlar kom från ett utbrott för 10 000 år sedan. Deras diameter är cirka 7 till 8 ljusår.

Som ett vetenskapligt begrepp beskriver stjärndamm små, ibland mikroskopiska partiklar av materia i det interstellära rummet . De är produkter av novaer och supernovor och bidrar en liten del till interstellär materia .

I vanligt språk används termen stardust också för att beskriva alla interstellära materier som framkom från stjärnor och inte är bundna i solida strukturer som stjärnor, planeter eller asteroider. Denna materia bildar de olika typerna av astronomiska nebuloser , klot , mörka moln och blandningar till väte från molekylära moln . Stardust i detta ord betyder betydelse av alla kemiska grundämnen utom väte (som teorierna förespråkade bildades under den misstänkta Big Bang), även i gasform.

Vikt för forskning

Uppkomst

Omgivningen

I vissa utvecklingsstadier av stjärnor (expansion och kylning) möjliggör låga temperaturer och höga gastätheter bildning av stjärnstoft. Detta temperatur / densitetsområde kallas dammbildningsfönstret . Beroende på stjärnans sammansättning börjar den vid olika temperaturer.

Dessutom måste följande ges för bildandet av stjärndamm:

I motsats till kunskapstillståndet på 1990-talet är bildandet av kristallina mineraler inte begränsat till planetytor: infraröda observationer har visat att mineralbildningen äger rum även med extremt låga gastätheter i de omfattande skalen av pulserande röda jättestjärnor .

Långvariga variabler eller nova bildar dammskal. Det finns ljudvågor som blir chockvågor när densiteten sjunker utåt . Vid låga temperaturer (cirka 1 500 Kelvin ) och ökande densitet finns det en hög grad av kondensering . Längre utåt slutar uppvärmningen (se nedan) när avståndet från stjärnan och det tunnare skalet ökar. Komprimeringen av gasen bakom chockvågorna främjar dammtillväxt i multiplexkopplingen av reaktionsprocesserna.

När en stjärna går in i fasen med stor ljusstyrka , bildas en planetnebulosa från stjärndammet av supervinden ( stjärnvinden hos en variabel stjärna) .

Steg för dammbildning

  • För det första bildas ett primärt kondensat . Den består av molekyler med vanligare element och låg bindningsenergi .
  • Nästa steg är kärnbildning ; Bakterier är de första tätorterna (ansamlingar) av molekyler.
  • Bakterietillväxten följer. Detta skapar partiklar som är stabila i stjärnans strålningsfält.

Dammtillväxt

Det finns flera alternativ för dammtillväxt. En enkel möjlighet är tillväxt genom en linjär reaktionskedja av molekyler. I långvariga variabler bildas dammet med ömsesidig koppling av många reaktionsprocesser, med följande dominerande:

sammansättning

Stardust består av kristaller , amorfa fasta ämnen och molekylkedjor. Partikelstorlekarna sträcker sig från 5 nanometer till 10 mikrometer och är knappt synliga för blotta ögat. De kallas ibland korn . Vanliga element i föreningarna är väte , helium , syre , kväve , neon , kisel , järn och magnesium . På grund av tillståndet för värmebeständighet är ädelstenmolekyler relativt vanliga i stjärndamm. Typiska exempel är diamanter , korund (eller färgade av titan som safirer ), spineller och oliviner .

Förekomst

Stardust utgör cirka en massprocent av det interstellära mediet (de återstående 99% är gas), som i sin tur utgör cirka 10% av den synliga massan i universum. Fördelningen av stjärndamm motsvarar gasernas; den är mycket ojämn i galaxerna : i spiralarmarna är koncentrationen av stjärndamm, precis som antalet stjärnor, mycket högre än utanför.

Trots sin lilla andel i det interstellära mediet har stjärnstoft ett tydligt inflytande på stjärnljus: det är anledningen till att centrum och motsatt sida av Vintergatan inte kan ses i synligt ljus.

undersökning

Röntgenanalys av en stardustpartikel

Den första undersökningen är spektralanalys med röntgenteleskop . De spektrala linjerna jämförs med markbundna laboratoriedata. Denna metod ger information om dammens sammansättning i stjärnatmosfärer, om utrotningen och om spridningen .

En annan möjlighet är utvinning av dammkorn från meteoriter , som i slutändan härrör från asteroider eller från kometer, som i Stardust-uppdraget . Cirka 150 forskare världen över var inblandade i att undersöka partiklarna från kometen Wild 2. De undersökta dammproverna verkar små för utomstående, men är tillräckliga för mineraloger . I meteoriter förekommer stjärnstoft i form av presolära mineraler . B. kan undersökas med hjälp av sekundär jonmasspektrometri. Dessa partiklar undersöks i laboratoriet. Undersökningar med masspektrometer , kemisk analys och laserablation ger information om kompositionen. Isotopförhållandena undersöks också här. Undersökningar med elektronmikroskopet (särskilt ett transmissionselektronmikroskop ) visar partiklarnas ytstrukturer.

Öppna frågor

Mätdata från en supernovaexplosion i Small Magellanic Cloud ifrågasatte de nuvarande teorierna om planetbildning . De resulterande mängderna av damm motsvarar endast en hundradel av vad som är nödvändigt för att planeter ska bildas.

Bildandet av stjärnor kan inte förklaras utan damm; omvänt, bildandet av stjärnstoft utan stjärnor är också oförklarligt. Den undersökta kometen Wild 2 kommer från Oort-molnet . Denna avlägsna kantregion i vårt solsystem innehåller kometer som är lika gamla som solsystemet, cirka 4,6 miljarder år. Kometen innehåller dock material som bara kan ha bildats vid mycket höga temperaturer i solsystemets centrala region. Forskare diskuterar om och hur materialet kunde ha kommit där ute.

En annan fråga i samband med stjärnstoft är att inte alla detekterade isotopförhållanden kan förklaras fullständigt med de kända fusionsprocesserna .

Dessutom visar dammskydd från stjärnor starka instabiliteter, vars form ännu inte har förklarats.

Se även

svälla

webb-länkar