Interstellarer Staub und die Sonne

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die Vorstellung eines Künstlers von der Heliosphäre (in blau gezeigt, mit der von einer Schockwelle getroffenen Region). Die Erde liegt bei 1 AE und die beiden Voyager Raumsonden sind jenseits von 100 AE zu sehen (die Raumsonde Cassini beim Saturn ist mit dargestellt). Eine neue Studie untersucht, was mit dem interstellaren Staub geschieht, der in das Sonnensystem und die Heliosphäre der Sonne eintritt. NASA und JHU / APL

 

Der Raum zwischen den Sternen ist nicht leer. Er enthält reichliche, aber diffus verteilte Mengen an Gas und Staub; in der Tat finden sich etwa 5-10% der Gesamtmasse unserer Milchstraße im interstellaren Gas. Zirka 1% der Masse dieses interstellaren Materials, aus astronomischer Sicht ziemlich viel, liegt in Form winziger Staubkörner vor, die überwiegend aus Silikaten bestehen (Sand besteht ebenfalls aus Silikaten), doch einige Körner setzen sich auch aus Kohlenstoff und anderen Elementen zusammen. Staubkörner sind wichtig. Sie blockieren sichtbares Licht, doch gleichzeitig strahlen sie infrarotes Licht ab und bestimmen auf diese Weise, was Astronomen sehen können; zudem steuern die Körnchen einen Großteil des Energiegleichgewichts im interstellaren Medium (ISM) auf Grund der Absorption des Lichts von Sternen und nachfolgender Emission bei längeren Wellenlängen. Staub ist auch unentbehrlich für die im ISM ablaufende Chemie, da an dessen Oberfläche Gasmoleküle mit anderen Molekülen reagieren können. Nicht zuletzt enthält Staub einen großen Anteil an wichtigen Elementen im Universum, wie Silizium, Kohlenstoff und Eisen. Außerdem vermuten Astronomen, daß in einer Entwicklungsphase neu entstehender Sterne der Staub um sie herum zu größeren Klumpen verkleben wird – der erste Schritt in Richtung Planetenbildung.

CfA-Astronom Jonathan Slavin und ein Team von sechs weiteren Astronomen fragten sich, was mit dem interstellaren Staub geschieht, wenn er in das Sonnensystem wandert, nah genug an die Sonne gelangt und unter den Einfluß ihrer Strahlung, Winde und Schwerkraft gerät. Sie verweisen darauf, daß sich die Sonne (und ihre Planeten) durch eine Wolke aus teilweise ionisiertem Gas von geringer Dichte bewegt. Diese Bewegung erzeugt gemeinsam mit dem von der Sonne ausgesandten Teilchenwind eine bogenförmige Region, die man als Heliosphäre bezeichnet und deren gebogenes Ende etwa 100 AE von der Sonne entfernt ist (eine AE ist die durchschnittliche Entfernung der Erde von der Sonne).

Im Astrophysical Journal, Ausgabe 760, berichten die Wissenschaftler über die Ergebnisse aus ihren theoretischen Modellen zum Verhalten von interstellaren Staubkörnern, während sich die Sonne durch den Raum bewegt. Sie bauen auf vor Ort durchgeführte Beobachtungen der Heliosphäre, als die Raumsonden Voyager 1 und 2 während ihrer Reise auf deren Rand getroffen waren; daraus resultierende Befunde grenzen die Größe und Form der Heliosphäre ein. Unter der Annahme, daß die typischen Körner aus Olivin (Magnesium-Eisen-Silikat) bestehen, kommt die Gruppe zu dem Ergebnis, daß kleine Körner (kleiner als die Wellenlänge von ultraviolettem Licht) weit von der Sonne entfernt bleiben, daß die Gravitation den großen Körnern hilft, sich nahe der Sonne anzusammeln, aber Körner mittlerer Größe – ungefähr mit der Abmessung der Wellenlänge von optischem Licht – sich besonders stark an der Grenze der Heliosphäre häufen. Neben dem Bereitstellen wichtiger, neuer Informationen über Staubkörner im Sonnensystem deuten die neuen Ergebnisse darauf hin, daß Strahlung der mittelgroßen Körnchen Himmelsaufnahmen verunreinigen könnten, die herangezogen wurden, den kosmischen Hintergrund zu messen.

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