Considera che la Terra è solo un gigantesco coniglio di polvere cosmica, un grande fascio di detriti accumulati da stelle esplose. Noi terrestri siamo essenzialmente solo piccoli grumi di polvere di stelle, pure, anche se con una chimica molto complessa.

E poiché lo spazio esterno è un luogo molto polveroso, questo rende le cose molto difficili per gli astronomi e gli astrofisici che stanno cercando di scrutare più lontano attraverso l'universo o in profondità nel centro della nostra galassia per saperne di più sulla loro struttura, formazione ed evoluzione.

Costruire una mappa della polvere migliore

Ora, un nuovo studio condotto da Edward F. Schlafly, un Hubble Fellow nella Divisione di Fisica presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento di Energia (Berkeley Lab), sta fornendo un dettagliato, Guarda in 3D la polvere su una scala che copre migliaia di anni luce nella nostra galassia della Via Lattea. Lo studio è stato pubblicato il 22 marzo in Il Giornale Astrofisico .

Questa mappa della polvere è di fondamentale importanza per il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), un progetto guidato dal Berkeley Lab che misurerà il tasso di espansione accelerata dell'universo quando inizierà nel 2019. DESI costruirà una mappa di oltre 30 milioni di galassie distanti, ma quella mappa sarà distorta se questa polvere viene ignorata.

"La luce di quelle lontane galassie viaggia per miliardi di anni prima di vederla, "Secondo Schlafly, "ma negli ultimi mille anni del suo viaggio verso di noi una piccola percentuale di quella luce è stata assorbita e dispersa dalla polvere nella nostra stessa galassia. Dobbiamo correggere per questo".

Proprio come la polvere trasportata dall'aria nel cielo della Terra contribuisce alla foschia atmosferica che ci dona arancioni e rossi brillanti all'alba e al tramonto, la polvere può anche far apparire più rosse nel cielo galassie lontane e altri oggetti spaziali, distorcendone la distanza e in alcuni casi nascondendole alla vista.

Gli scienziati stanno costantemente sviluppando modi migliori per mappare questa polvere interstellare e comprenderne la concentrazione, composizione, e dimensioni e forme delle particelle comuni.

Una volta che possiamo risolvere il problema della polvere creando mappe della polvere migliori e apprendendo nuovi dettagli sulle proprietà di questa polvere spaziale, questo può darci un indicatore molto più preciso delle distanze delle stelle lontane nella Via Lattea, come un GPS galattico. Le mappe della polvere possono anche aiutare a misurare meglio la distanza dagli eventi di supernova tenendo conto degli effetti della polvere nell'arrossare la loro luce.

"L'obiettivo generale di questo progetto è mappare la polvere in tre dimensioni, per scoprire quanta polvere c'è in qualsiasi regione 3-D nel cielo e nella galassia della Via Lattea, " ha detto Schlafly.

I dati combinati dei rilevamenti del cielo gettano nuova luce sulla polvere

Prendendo dati da rilevamenti del cielo separati condotti con telescopi a Maui e nel New Mexico, Il team di ricerca di Schlafly ha composto mappe che confrontano la polvere entro un kiloparsec, o 3, 262 anni luce, nella Via Lattea esterna, comprese le raccolte di gas e polvere note come nubi molecolari che possono contenere regioni dense di formazione di stelle e pianeti note come nebulose, con polvere più distante nella galassia.

"La risoluzione di queste mappe della polvere 3D è molte volte migliore di qualsiasi cosa esistesse in precedenza, " disse Schlafly.

Questa impresa è stata resa possibile dalla combinazione di un'indagine pluriennale molto dettagliata nota come Pan-STARRS che è alimentata da una fotocamera digitale da 1,4 gigapixel e copre tre quarti del cielo visibile, e un sondaggio separato chiamato APOGEE che utilizzava una tecnica nota come spettroscopia a infrarossi.

Le misurazioni a infrarossi possono tagliare efficacemente la polvere che oscura molti altri tipi di osservazioni e forniscono una misurazione più precisa del colore naturale delle stelle. L'esperimento APOGEE si è concentrato sulla luce di circa 100, 000 stelle giganti rosse in tutta la Via Lattea, compresi quelli nel suo alone centrale.

Quello che hanno trovato è un'immagine della polvere più complessa di quanto suggerito da precedenti ricerche e modelli. Le proprietà della polvere entro 1 kiloparsec dal sole, che gli scienziati misurano con una proprietà di oscuramento della luce nota come "curva di estinzione, " è diverso da quello delle proprietà della polvere nel piano galattico più remoto e nella galassia esterna.

Emergono nuove domande sulla composizione della polvere spaziale

I risultati, i ricercatori hanno scoperto, sembrano essere in conflitto con i modelli che si aspettano che la polvere sia distribuita in modo più prevedibile, e mostrare semplicemente granulometrie più grandi nelle aree in cui risiede più polvere. Ma le osservazioni rilevano che le proprietà della polvere variano poco con la quantità di polvere, quindi potrebbe essere necessario regolare i modelli per tenere conto di una diversa composizione chimica, Per esempio.

"Nelle regioni più dense, si pensava che i granelli di polvere si sarebbero conglomerati, così hai più grani grossi e meno grani piccoli, " ha detto Schlafly. Ma le osservazioni mostrano che le nuvole di polvere dense sembrano più o meno le stesse nuvole di polvere meno concentrate, in modo che le variazioni nelle proprietà della polvere non siano solo un prodotto della densità della polvere:"qualunque cosa stia guidando questo non è solo un conglomerato in queste regioni".

Ha aggiunto, "Il messaggio per me che non sappiamo ancora cosa sta succedendo. Non penso che i (modelli) esistenti siano corretti, o sono giusti solo alle densità più alte."

Sono importanti misure accurate della composizione chimica della polvere spaziale, ha detto Schlafly. "Una grande quantità di chimica avviene sui granelli di polvere, e puoi formare idrogeno molecolare solo sulla superficie dei granelli di polvere, " disse:questo idrogeno molecolare è essenziale nella formazione di stelle e pianeti.

Riempire gli spazi vuoti

Anche con una raccolta crescente di dati sulla polvere, abbiamo ancora una mappa della polvere incompleta della nostra galassia. "C'è circa un terzo della galassia che manca, "Schlafly ha detto, "e stiamo lavorando proprio ora sull'imaging di questo 'terzo mancante' della galassia." Un rilevamento del cielo che completerà l'imaging del piano galattico meridionale e fornirà questi dati mancanti dovrebbe concludersi a maggio, Egli ha detto.

APOGEE-2, un sondaggio di follow-up per APOGEE, Per esempio, fornirà mappe più complete della polvere nella galassia locale, e altri strumenti dovrebbero fornire mappe della polvere migliori per le galassie vicine, pure.

Mentre la densità della polvere avvolge la nostra vista del centro della Via Lattea, Schlafly ha detto che ci saranno progressi, pure, anche nel vedere più in profondità e raccogliere misurazioni della polvere migliori.