Två astronomer från Grekland har lyckats modellera den tredimensionella strukturen i ett interstellärt gasmoln, och fann att det är i storleksordningen 10 gånger rymligare än det ursprungligen verkade.

Muscas form och struktur, beskrivs i tidningen Vetenskap , kan hjälpa forskare att undersöka stjärnornas mystiska ursprung och utveckling - och i förlängningen planeterna som omger dem.

Att hitta 3D-strukturen för sådana moln "har varit en" helig gral "i studier av det interstellära mediet i många år nu, "sade författaren Konstantinos Tassis, astrofysiker vid Kretas universitet.

Interstellära moln fungerar som himmelska vaggar för spirande stjärnor, som kondenseras ur dessa enorma konglomerationer av gas och damm. Dessa kalla, dammig, magnetiserade moln kan nå en miljon gånger solens massa. Men eftersom de är fyllda med molekylärt väte som blockerar ljuset från bakgrundsstjärnor, de ser vanligtvis ut som hål på en annars ljus natthimmel. De studeras lättare med infrarött ljus.

Men även i infrarött ljus, dessa moln är svåra att studera eftersom vi bara kan se dem som platta strukturer, även om de faktiskt är tredimensionella. Vi vet väldigt lite om hur täta de är, vilken form de är och hur de är organiserade inuti.

"Alla slags fysiska och kemiska processer sker i deras inre, och som resultat, processen med stjärnbildning är dåligt förstådd, "Tassis sa i ett mejl." Hur bryter ett gigantiskt moln med en miljon solmassor upp i mindre bitar, och hur kondenseras dessa fragment till stjärnor som liknar vår sol? Vad är det som gör att ett moln bildar många små stjärnor eller några större? "

"Dessa problem, även om de är direkt relaterade till frågan om vår sols ursprung, vår planet, och, i sista hand, oss själva, är fortfarande mycket ett mysterium, " han lade till.

För ungefär ett decennium sedan, astrofysikern Paul Goldsmith från Jet Propulsion Laboratory i La Canada Flintridge och hans kollegor upptäckte konstiga hårliknande vibbar som omger sådana gasmoln, snarare som cilia hos en bakterie. Mitt i kaoset i ett gasmoln, dessa ordnade strukturer drog astronomernas uppmärksamhet. Hur bildades de, och varför?

"Att förstå hur du skapar nya stjärnor är verkligen en kritisk utmaning för modern astrofysik, "Guldsmed, som inte var inblandad i den nya tidningen, sa i en intervju. "Dessa molekylära moln är där nya stjärnor bildas, och så förstå strukturen för dessa moln, och hur djupa de är, vad deras tredimensionella struktur är, är uppenbarligen kritisk för att förstå hela bilden. "

Medan han avslutade sitt doktorandarbete vid Kretas universitet, huvudförfattaren Aris Tritsis (nu postdoktor vid Australian National University) drog slutsatsen att dessa avskalningar faktiskt orsakades av magnetiska vågor som lämnade sitt avtryck på molnets gas.

"Det var då vi insåg att dessa strimmor kan koda en global vibration om molnet isoleras, en sång, 'ett mönster av frekvenser som kan avslöja det sanna, 3D-form av molnet, Sa Tassis.

För att försöka använda de magnetosoniska vågorna för att förstå formen på ett interstellärt moln, de hämtade data från European Space Agency's infrared Herschel Space Observatory, som kan se in i det infraröda. De fokuserade på Musca, som ligger på södra halvklotet ungefär 500 ljusår från jorden.

Musca, ett filamentärt moln som är långt och tunt, gjort ett idealiskt mål eftersom det var relativt isolerat. Detta innebar att dess avskalningar sannolikt inte hade förvrängts av "buller" från närliggande strukturer, Sa Tassis.

Eftersom vågorna i princip är instängda i det interstellära molnet, våglängden kommer faktiskt att innehålla information om dess dimensioner. Efter att ha använt strimmorna för att bestämma våglängden för denna "globala vibration, "forskarna kunde fastställa den verkliga formen på detta gasmoln.

Från vår utsiktspunkt, Musca ser ut som en nål. Men de magnetosoniska vågorna avslöjade att gasmolnet faktiskt var format som en pannkaka-en vi tittade kant på. Allt som allt, molnet verkar mäta ungefär 24 ljusår brett med 18 ljusår över och ett ljusår tjockt.

"På ungefär samma sätt som en pikolflöjt ger ett mycket annorlunda ljud än en tuba (luften vibrerar med olika frekvenser i de två fallen eftersom instrumentens form och storlek är väldigt olika), ett pannkakformat moln vibrerar i en melodi som är mycket annorlunda än ett nålformat moln, "Sa Tassis." Musca vibrerar mycket tydligt som en pannkaka, inte en nål. Det är inte en subtil effekt, det är iögonfallande! "

Detta innebar att gasmolnet var mycket mer omfattande än man tidigare trott - ungefär i storleksordningen 10 gånger större, Sa Tassis. Och eftersom samma mängd gas fyllde det större utrymmet än väntat, det innebar att molnet var mycket mindre tätt än forskare hade förväntat sig.

"Det var en stor överraskning för oss, Sa Tassis.

Guldsmed, vars team ursprungligen identifierade förekomsten av avskalningar, hyllade arbetet.

"Det här är fantastiskt. Det här är spännande, "sa astrofysikern." Nu måste vi ta reda på om vi kan bekräfta det genom någon annan typ av mätning. "

Upptäckten att Musca är en pannkaka och inte en prototypisk nålliknande glödtråd förändrar helt forskarnas förståelse av krafterna som formade detta gasmoln och påverkade dess stjärnbildande process, Tassis tillagt.

För en sak, ett mindre tätt gasmoln skulle ha en mycket lägre hastighet av stjärnbildning. Dessutom, de glesare molnens molekylära demografi skiljer sig från de tätare. Täta moln, till exempel, är mer benägna att ha kvävebaserade molekyler som ammoniak.

Formen på ett sådant moln kan också vara mycket talande:Magnetiska krafter gör pannkakeliknande moln, turbulens bildar nålliknande moln och termiska krafter resulterar i runda, dumma moln, Sa Tassis. Om forskare nu kan börja återge fler av dessa moln i tre dimensioner, de kommer inte att misstaga ett pannkakformat moln för ett nålformat moln. Det betyder att de kommer att få en mycket bättre känsla av krafterna som spelar.

"Nu när vi vet att Musca är en pannkaka, vi vet att åtminstone för just detta moln, magnetiska krafter måste spela en nyckelroll i stjärnbildningsprocessen som äger rum i dess inre, Sa Tassis.

Beväpnad med kunskap om Muscas tredimensionella struktur, andra forskare kan nu ta fram mer information om de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos detta interstellära gasmoln.

"Med sin 3D-struktur avslöjad, Musca kommer nu att fungera som ett prototyplaboratorium för att studera stjärnbildning mer detaljerat än någonsin tidigare, "Sa Tassis." Muscas stjärnbildningssaga börjar först nu, och det här är en mycket spännande utveckling som går utöver denna speciella upptäckt. "

© 2018 Los Angeles Times
Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.