Wat wetenschappers vonden na het zeven van stof in het zonnestelsel

[univers]

Net zoals stof zich verzamelt in hoeken en langs boekenplanken in onze huizen, hopen zich ook stof op in de ruimte. Maar wanneer het stof in het zonnestelsel bezinkt, is het vaak in ringen. Verschillende stofringen omcirkelen de zon. De ringen volgen de banen van planeten, waarvan de zwaartekracht het stof op zijn plaats rond de zon trekt, terwijl het langs zweeft op weg naar het centrum van het zonnestelsel.

Het stof bestaat uit verbrijzelde overblijfselen van de vorming van het zonnestelsel, zo'n 4,6 miljard jaar geleden - puin van asteroïde botsingen of kruimels van laaiende kometen. Stof verspreidt zich door het hele zonnestelsel, maar het verzamelt zich bij korrelige ringen die over de banen van de aarde en Venus liggen, ringen die met telescopen op aarde te zien zijn. Door dit stof te bestuderen - waar het van gemaakt is, waar het vandaan komt en hoe het door de ruimte beweegt - zoeken wetenschappers naar het begrijpen van de geboorte van planeten en de samenstelling van alles wat we in het zonnestelsel zien.

Twee recente studies rapporteren nieuwe ontdekkingen van stofringen in het binnenste zonnestelsel. Een studie maakt gebruik van gegevens van de NASA om bewijsmateriaal te schetsen voor een stofring rond de zon in de baan van Mercurius. Een tweede onderzoek van NASA identificeert de waarschijnlijke bron van de stofring in de baan van Venus: een groep nog niet eerder gedetecteerde asteroïden die samen met de planeet cirkelen.

"Het is niet elke dag dat je iets nieuws ontdekt in het binnenste zonnestelsel," zei Marc Kuchner, een auteur over de Venus-studie en astrofysicus bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. "Dit klopt in onze buurt."


In deze illustratie cirkelen verschillende stofringen rond de zon. Deze ringen vormen zich wanneer de zwaartekracht van planeten stofkorrels in een baan rond de zon trekt. Onlangs hebben wetenschappers een stofring ontdekt in de baan van Mercurius. Anderen veronderstellen dat de bron van Venus 'stofring een groep van nooit eerder gedetecteerde co-orbitale asteroïden is.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center / Mary Pat Hrybyk-Keith

Nog een ring om de zon
Guillermo Stenborg en Russell Howard, beide zonnewetenschappers van het Naval Research Laboratory in Washington, DC, zijn niet op zoek gegaan naar een stofring. 'We hebben het toevallig gevonden,' zei Stenborg lachend. De wetenschappers hebben hun bevindingen samengevat in een paper gepubliceerd in The Astrophysical Journal op 21 november 2018. https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... ae6cb/meta

Ze beschrijven het bewijs van een fijne waas van kosmisch stof boven de baan van Mercurius, en vormen een ring van ongeveer 9,3 miljoen kilometer breed. Mercurius - 3030 km breed, net groot genoeg voor de continentale Verenigde Staten om zich over te steken - loopt door dit enorme stofpad terwijl het de zon omcirkelt.

Ironisch genoeg struikelden de twee wetenschappers tegen de stofring tijdens het zoeken naar bewijs van een stofvrij gebied dicht bij de zon. Op een afstand van de zon, volgens een decennia-oude voorspelling, zou de machtige hitte van de ster stof moeten verdampen en een heel stuk ruimte schoonvegen. Weten waar deze grens ligt, kunnen wetenschappers vertellen over de samenstelling van het stof zelf, en laten zien hoe planeten zich in het jonge zonnestelsel vormden.


Wetenschappers denken dat planeten beginnen als louter stofkorrels. Ze komen tevoorschijn uit gigantische schijven van gas en stof die jonge sterren omcirkelen. Zwaartekracht en andere krachten zorgen ervoor dat materiaal in de schijf botst en samenvloeit. (illustratie)
Credits: NASA's Jet Propulsion Laboratory

Tot nu toe is er geen bewijs gevonden van stofvrije ruimte, maar dat komt deels omdat het moeilijk te detecteren zou zijn vanaf de aarde. Het maakt niet uit hoe wetenschappers van de aarde kijken, al het stof tussen ons en de zon hindert hen in het denken, misschien is de ruimte in de buurt van de zon stofzamer dan het in werkelijkheid is.

Stenborg en Howard dachten dat ze dit probleem konden omzeilen door een model te bouwen op basis van foto's van interplanetaire ruimte van de STEREO- satelliet van NASA - een afkorting voor Observatorium voor zonne- en terrestrische relaties.

Uiteindelijk wilden de twee hun nieuwe model testen ter voorbereiding op de Parker Solar Probe van NASA , die momenteel een zeer elliptische baan rond de zon vliegt en de komende zeven jaar steeds dichter naar de ster toe zwaait. Ze wilden hun techniek toepassen op de beelden die Parker naar de aarde stuurt en zien hoe stof in de buurt van de zon zich gedraagt.

Wetenschappers hebben nog nooit gewerkt met gegevens die zijn verzameld in dit onontgonnen gebied, zo dicht bij de zon. Modellen zoals Stenborg en Howard bieden een cruciale context om de waarnemingen van Parker Solar Probe te begrijpen, evenals een indicatie van de ruimtelijkheid waarin het ruimtevaartuig zich bevindt - roetachtig of sprankelend schoon.

Er verschijnen twee soorten licht in STEREO-beelden: licht van de laaiende buitenatmosfeer van de zon - de corona genoemd - en licht dat weerkaatst door al het stof dat door de ruimte zweeft. Het zonlicht weerkaatst van dit stof, dat langzaam rond de zon draait, is ongeveer 100 keer helderder dan coronair licht.

"We zijn niet echt stofmensen," zei Howard, die ook de hoofdwetenschapper is voor de camera's op STEREO en Parker Solar Probe die foto's maken van de corona. "Het stof dicht bij de zon komt net in onze observaties naar voren, en over het algemeen hebben we het weggegooid." Zonnewetenschappers zoals Howard - die zonneactiviteit bestuderen voor doeleinden zoals het voorspellen van dreigend ruimteweer, inclusief gigantische explosies van zonnemateriaal die de Zon kan soms onze kant op sturen - we hebben jarenlang technieken ontwikkeld om het effect van dit stof te verwijderen. Pas nadat ze lichte vervuiling uit stof hebben verwijderd, kunnen ze duidelijk zien wat de corona aan het doen is.

De twee wetenschappers bouwden hun model op als een hulpmiddel voor anderen om zich te ontdoen van het vervelende stof in STEREO - en uiteindelijk Parker Solar Probe - beelden, maar de voorspelling van stofvrije ruimte bleef achter in hun hoofd. Als ze een manier konden bedenken om de twee soorten licht te scheiden en de stofschijnsel te isoleren, konden ze erachter komen hoeveel stof er echt was. Als je erachter kwam dat al het licht in een beeld alleen uit de corona kwam, zou dat kunnen betekenen dat ze eindelijk een stofvrije ruimte hadden gevonden.

De stofring van Mercury was een geluksvogel, een ontdekking die Stenborg en Howard deden tijdens het werken aan hun model. Toen ze hun nieuwe techniek op de STEREO-afbeeldingen gebruikten, zagen ze een patroon van verbeterde helderheid langs de baan van Mercurius - meer stof, dat wil zeggen - in het licht dat ze anders hadden gepland om te negeren.

"Het was niet geïsoleerd," zei Howard. "Overal om de zon, ongeacht de positie van het ruimtevaartuig, zagen we dezelfde toename van vijf procent in stofhelderheid, of dichtheid. Dat zei dat er iets was, en het is iets dat zich rondom de zon uitstrekt. "

Wetenschappers hebben nooit gedacht dat er een ring zou kunnen bestaan ​​langs de baan van Mercurius, wat misschien de reden is waarom het tot nu toe onopgemerkt is gebleven, zei Stenborg. "Mensen dachten dat Mercurius, in tegenstelling tot de aarde of Venus, te klein en te dicht bij de zon staat om een ​​stofring te vangen," zei hij. "Ze verwachtten dat de zonnewind en magnetische krachten van de zon overtollig stof zouden wegblazen in de baan van Mercurius."

Met een onverwachte ontdekking en een gevoelige nieuwe tool onder hun hoede zijn de onderzoekers nog steeds geïnteresseerd in de stofvrije zone. Terwijl Parker Solar Probe door gaat met het onderzoeken van de corona, kan hun model anderen helpen eventuele andere stofkonijnen te onthullen die dicht bij de zon op de loer liggen.

Asteroïden Verbergen in de baan van Venus
Dit is niet de eerste keer dat wetenschappers een stofring in het binnenste zonnestelsel hebben gevonden. Vijfentwintig jaar geleden ontdekten wetenschappers dat de aarde draait om een ​​gigantische ring van stof. Anderen ontdekten een soortgelijke ring in de buurt van de baan van Venus, gebruikten eerst archiveringsgegevens van de Duits-Amerikaanse Helios-ruimtesondes in 2007 en bevestigden deze vervolgens in 2013 met STEREO-gegevens .

Sindsdien hebben wetenschappers vastgesteld dat de stofring in de aardbaan grotendeels afkomstig is van de asteroïdengordel, het uitgestrekte, donutvormige gebied tussen Mars en Jupiter waar de asteroïden van het zonnestelsel leven. Deze rotsachtige asteroïden botsen voortdurend tegen elkaar, vervuild stof dat dieper in de zwaartekracht van de zon afdrijft, tenzij de zwaartekracht van de aarde het stof opzij trekt, in de baan van onze planeet.

In eerste instantie leek het waarschijnlijk dat de stofring van Venus was gevormd zoals die van de aarde, van stof dat elders in het zonnestelsel wordt geproduceerd. Maar toen Goddard-astrofysicus Petr Pokorny het stof vanuit de asteroïdengordel naar de zon bewoog, produceerde zijn simulatie een ring die overeenkwam met waarnemingen van de aardring - maar niet van Venus '.

Deze discrepantie deed hem zich afvragen of het niet de asteroïdengordel was, waar komt het stof in de baan van Venus anders vandaan? Na een reeks simulaties veronderstelden Pokorny en zijn onderzoekspartner Marc Kuchner dat het afkomstig is van een groep nog niet eerder gedetecteerde asteroïden die naast Venus in een baan om de zon draaien. Ze publiceerden hun werk in The Astrophysical Journal Letters op 12 maart 2019.https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... 213/ab0827




Asteroïden vertegenwoordigen bouwstenen van de rotsachtige planeten van het zonnestelsel. Wanneer ze in de asteroïdengordel botsen, werpen ze stof dat zich verspreidt over het zonnestelsel, wat wetenschappers kunnen bestuderen als aanwijzingen voor de vroege geschiedenis van planeten. (illustratie)
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center conceptueel beeldlaboratorium

Stofringen rond andere sterren

n deze illustratie breekt een asteroïde uit elkaar onder de krachtige zwaartekracht van LSPM J0207 + 3331, een witte dwergster op ongeveer 145 lichtjaar afstand. Wetenschappers denken dat afbrokkelende asteroïden de stofringen rond deze oude ster aanvoeren.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center / Scott Wiessinger

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... lar-system