Kosmische Staubwolken und Geheimnisse des Universums

Kosmische Staubwolken und Geheimnisse des Universums

Wissenschaftler entwickeln eine Methode zur Berechnung des Verhältnisses von Staub und Gas im Koma und im Schweif von Kometen. Auf diese Weise können Sie die Geschichte des Sonnensystems und seine Entwicklung besser kennenlernen. Erzählt auch über die Prozesse, die in verschiedenen Stadien der universellen Evolution teilgenommen haben.

Eines der grundlegenden Probleme der modernen Astrophysik ist die Beurteilung des Reflexionsvermögens kosmischer Staubpartikel und ihrer Fähigkeit, Sternenlicht zu streuen. Dazu nutzen die Forscher die optischen Eigenschaften von Staubpartikeln im Koma und im Schweif von Kometen. Die entwickelte Methodik basiert auf dem Umov-Effekt - der inversen Korrelation zwischen dem Reflexionsvermögen des Körpers und dem Grad der linearen Polarisation des von ihm gestreuten Lichts. Je heller das Objekt ist, desto geringer ist die Polarisation. Dieses Verhältnis wurde erstmals 1905 vom russischen Physiker Nikolai Umov formuliert.

Kosmische Staubwolken und Geheimnisse des Universums

Komet 17P / Holmes, gesehen im Hubble-Weltraumteleskop

Der Umov-Effekt wurde bisher nur für Oberflächen wie Mond-Regolith oder Asteroiden untersucht. Die Erklärung in den 1960er und 1970er Jahren schloss die Anwendung auf die einzelnen Staubpartikel aus, aus denen der Regolith besteht. Das Team entschied jedoch, dass der Umov-Effekt sowohl auf einzelne Partikel als auch auf Oberflächen im Allgemeinen fast gleichermaßen anwendbar ist.

Zuvor kamen die Forscher zu dem Schluss, dass der Umov-Effekt in einer gleichmäßigen, aufgelösten Wolke aus kosmischem Staub bestehen bleibt. Es wurde vorgeschlagen, dass dieser physikalische Effekt auch auf Wolken angewendet werden kann, die für Koma und Kometenschwänze charakteristisch sind und durch zwei Arten von Staubpartikeln dargestellt werden. Es wird auch erwartet, dass der Umov-Effekt in Dreikomponentenwolken aus kosmischem Staub beobachtet wird, was für protoplanetare Scheiben charakteristisch ist. Durch die Untersuchung des Grads der linearen Polarisation, die das Sonnenlicht durch Streuung von Kometenstaubpartikeln erhält, können die Wissenschaftler die Albedo der Partikel (Reflexionsvermögen) zuverlässig abschätzen. Diese Eigenschaft ist wichtig, um den vom Kometen verdrängten Gesamtstaub abzuleiten. Der letztere Parameter ermöglicht die Verbesserung bestehender Methoden zur Schätzung des Volumenverhältnisses von Staub zu Gas in Kometenbrocken. Dies ist eines der wichtigsten Merkmale der Kometenentwicklung, das auf einen Ort im Sonnensystem hinweisen kann, an dem der Komet entstanden ist.

Es ist viel schwieriger, die Staubmenge eines Kometen zu bestimmen als die eines Gases. Wenn Sie das von einem Koma reflektierte Sonnenlicht messen, müssen Sie die Menge der Staubpartikel verstehen, die zur Streuung beitragen. Unterschiedliche Partikel unterscheiden sich jedoch im Verhalten, und der Unterschied im Reflexionsvermögen dunkler und heller Partikel in Kometen kann das Zehnfache überschreiten. Ein ähnliches Problem tritt auch in anderen astrophysikalischen Bereichen auf, beispielsweise bei Schätzungen des Materievolumens in protoplanetaren Scheiben um Fremdsterne.

Auch in Zukunft gibt es noch viel zu entdecken. Um einen Durchbruch zu erzielen, müssen Astrophysiker aus der ganzen Welt zusammenarbeiten. Eine auf dem Umov-Effekt basierende Analysemethode wird helfen, die Entstehung und Entwicklung anderer Planetensysteme sowie des Sonnensystems zu verstehen.

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