太空探索：宇宙“塵埃”可以揭示新類型的星系！
宇宙塵埃太冷而無法通過光學望遠鏡捕獲，因此星系的視覺圖像無法提供完整的條件故事。圖片來源：哈勃遺產團隊，圖片屬於公共領域。
測量星際空間中的大量宇宙塵埃可能是解開宇宙各種奧秘的關鍵，包括粒子是如何形成的，以及粒子云是否會掩蓋新型星系。
出生在恆星中的宇宙塵埃粒子是其他恆星和岩石行星（如地球）的基石 - 也可能是生命本身。然而，我們對塵埃宇宙及其形成過程的理解仍然有限。
英國卡迪夫大學的天體物理學家Haley Gomez教授說，我們缺乏關於宇宙塵埃起源及其演化的重要知識，因此也是近期宇宙史上星系形成恆星的燃料。
宇宙的陰霾也意味著關鍵的天文過程會躲避傳統望遠鏡的探測。“我們對宇宙的看法一直存在偏見，”Gomez教授說，他正在開展一項名為CosmicDust的項目。“我們一直在關注恆星和星系的可見光。但是自從宇宙大爆炸以來，所有光線中有一半是由恆星照射的。
問題是，宇宙塵埃太冷而無法通過光學望遠鏡探測到。然而，在過去十年中，塵埃探測得到了主要太空任務的幫助，例如2009年發射的普朗克和赫歇爾任務。這些任務涉及望遠鏡，可以捕獲光譜中遠紅外線部分的星系 -塵埃粒子變得可見。
這兩項任務於2013年完成，留下了大量原始數據進行深入研究。DustPedia正在利用這一點，DustPedia是卡迪夫大學的兩個項目之一，旨在更好地瞭解太空塵埃的特性。
數據銀行
DustPedia將赫歇爾和普朗克的數據與地基和太空望遠鏡的數據以及光譜的其他部分（如可見光和紫外線）相結合，創造了一個巨大的檔案，用於研究塵埃及其在星系中的相互作用。離我們最近的宇宙的一部分。它目前提供近900個星系的圖像。
DustPedia首席研究員喬納森戴維斯教授說，這樣做的主要動機之一就是了解星系是如何隨時間演變和變化的。他解釋說，例如，由恆星合成的大部分化學元素都存在於宇宙塵埃中。瞭解每種物質中存在多少有助於揭示星系的化學進化過程，以及最終它沿著生命路徑前進的程度。
這也可以幫助我們比較不同類型的星系是如何演變的 - 例如，巨大的橢圓星系和較小的扁平星系之間的差異。戴維斯教授將宇宙塵埃描述為在燈泡前吹過的香菸煙霧，遮住了大部分來自恆星的光線。 “你可能會誤以為如果一個星系沒有產生太多的光，那裡就不會有很多恆星。他說，如果能測量粉塵量，就可以開始進行修正。
Gomez教授的CosmicDust項目正在尋求建立一個廣泛的塵埃星系目錄，以便在Herschel的見解的幫助下創建一個“塵埃普查”。她希望這將有助於發現在可見光照片中看起來灰塵稀少的神秘新類星系，但實際上含有大量的塵埃。
該項目已經完成了對15,000個星系的首次統計塵埃普查，發現其中一些含有更多的塵埃，有些遠遠低於預測 - 並且發佈了覆蓋近50萬個星系的目錄和地圖。
除此之外，該團隊還發現了三個新的爆炸性恆星殘骸，其中含有大量灰塵。有趣的是，戈麥斯教授說，這些都包含由大量恆星爆炸引起的快速旋轉的中子星，暗示這些可能是重要的產塵系統。
此外，通過使用赫歇爾數據將120億年後的數據反饋給早期宇宙，她的團隊發現了初步跡象表明宇宙過去可能比現在更加灰塵，因此其特徵是更快的恆星形成。
戈麥斯教授說，對今天失蹤的塵埃的可能解釋包括銀河系大風從星系中吹出或被熱氣體衝擊波破壞。“這些正是我們應該能夠在分析大型調查並完成目錄和測量後才能測試的東西，”她說。
戈麥斯教授說，研究人員的目的也是為了解決長期存在的關於宇宙塵埃起源的爭議 - “它是否是由太陽般的恆星在其安靜的死亡陣痛中製造的，或者它是否更加暴力，而不是起源於來自大規模的星星，在他們生命的盡頭將自己撕裂。她補充說，科學研究目前傾向於後一種解釋。
實驗室灰塵
另一項倡議NANOCOSMOS正在對實驗室中的宇宙塵埃進行建模，以便更好地瞭解其形成和行為。已經建立了幾個實驗裝置，例如星塵室，它模擬了塵粒的形成。
西班牙馬德里基礎物理研究所（IFF）的研究人員目前正在使用這個真空室來研究塵埃中發現的各種元素的反應，最初研究碳簇及其與氫的相互作用。他們稍後將研究涉及硅，鐵和其他金屬的相互作用和粉塵特性，以及它們與氣體的相互作用，以模擬更真實的天體物理環境。
“研究塵埃粒子如何形成以及它們如何與氣體相互作用對於理解它們的性質至關重要，”IFF分子天體物理學領域的物理學家JoséCernicharo教授和NANOCOSMOS項目的相應首席研究員說。“推導出由不同元素形成的第一個納米粒子的結構是正確模擬紅巨星和超新星噴射物理和化學的必要步驟。”
更多地瞭解納米粒子的形成不僅有助於揭示太空中發生的事情並追蹤宇宙的歷史。展示塵埃形成和生長方式的模型也有助於在納米技術等領域創新我們自己的星球 - 這在綠色能源和生物技術等領域非常重要。
至於宇宙，調查塵埃最終將幫助我們形成更全面的宇宙周圍畫面。
“塵埃在天文物體的物理和化學演化中起著關鍵作用，但由於我們對其性質和性質的瞭解有限，因此在模型中無法正確考慮，”Cernicharo教授說。“因此，這個問題的任何進展都會對天體物理學和天體化學產生重大影響。