Considérez que la Terre n'est qu'un lapin de poussière cosmique géant - un gros paquet de débris amassés à partir d'étoiles explosées. Nous autres Terriens ne sommes essentiellement que de petits amas de poussière d'étoiles, trop, mais avec une chimie très complexe.

Et parce que l'espace est un endroit très poussiéreux, cela rend les choses très difficiles pour les astronomes et les astrophysiciens qui essaient de scruter plus loin dans l'univers ou au centre de notre propre galaxie pour en savoir plus sur leur structure, formation et évolution.

Construire une meilleure carte de la poussière

Maintenant, une nouvelle étude dirigée par Edward F. Schlafly, un Hubble Fellow dans la division de physique du laboratoire national Lawrence Berkeley du ministère de l'Énergie (Berkeley Lab), fournit une description détaillée, Regardez en 3D la poussière à une échelle couvrant des milliers d'années-lumière dans notre galaxie de la Voie lactée. L'étude a été publiée le 22 mars dans Le Journal d'Astrophysique .

Cette carte de poussière est d'une importance critique pour l'instrument spectroscopique à énergie noire (DESI), un projet dirigé par le Berkeley Lab qui mesurera l'accélération du taux d'expansion de l'univers lors de son démarrage en 2019. DESI construira une carte de plus de 30 millions de galaxies lointaines, mais cette carte sera déformée si cette poussière est ignorée.

"La lumière de ces galaxies lointaines voyage pendant des milliards d'années avant que nous ne la voyions, " selon Schlafly, "mais au cours des mille dernières années de son voyage vers nous, quelques pour cent de cette lumière sont absorbés et dispersés par la poussière dans notre propre galaxie. Nous devons corriger cela."

Tout comme la poussière en suspension dans le ciel de la Terre contribue à la brume atmosphérique qui nous donne des oranges et des rouges brillants aux levers et couchers de soleil, la poussière peut également rendre les galaxies lointaines et autres objets spatiaux plus rouges dans le ciel, déformant leur distance et, dans certains cas, les dissimulant à la vue.

Les scientifiques développent constamment de meilleures façons de cartographier cette poussière interstellaire et de comprendre sa concentration, composition, et les tailles et formes de particules courantes.

Une fois que nous pourrons résoudre le problème de la poussière en créant de meilleures cartes de poussière et en apprenant de nouveaux détails sur les propriétés de cette poussière spatiale, cela peut nous donner une mesure beaucoup plus précise des distances aux étoiles lointaines de la Voie lactée, comme un GPS galactique. Les cartes de poussière peuvent également aider à mieux évaluer la distance aux événements de supernovae en prenant en compte les effets de la poussière dans le rougissement de leur lumière.

"L'objectif global de ce projet est de cartographier la poussière en trois dimensions - pour savoir combien de poussière se trouve dans n'importe quelle région 3-D du ciel et dans la galaxie de la Voie lactée, " a déclaré Schlafly.

Les données combinées des relevés du ciel jettent un nouvel éclairage sur la poussière

En prenant des données de relevés du ciel distincts menés avec des télescopes à Maui et au Nouveau-Mexique, L'équipe de recherche de Schlafly a composé des cartes qui comparent la poussière à moins d'un kiloparsec, ou 3, 262 années-lumière, dans la Voie lactée externe, y compris des collections de gaz et de poussière connues sous le nom de nuages ​​moléculaires pouvant contenir des régions denses de formation d'étoiles et de planètes appelées nébuleuses, avec de la poussière plus éloignée dans la galaxie.

"La résolution de ces cartes de poussière en 3D est plusieurs fois meilleure que tout ce qui existait auparavant, " dit Schlafly.

Cette entreprise a été rendue possible par la combinaison d'un levé pluriannuel très détaillé connu sous le nom de Pan-STARRS qui est alimenté par un appareil photo numérique de 1,4 gigapixel et couvre les trois quarts du ciel visible, et une enquête distincte appelée APOGEE qui a utilisé une technique connue sous le nom de spectroscopie infrarouge.

Les mesures infrarouges peuvent efficacement couper la poussière qui obscurcit de nombreux autres types d'observations et fournit une mesure plus précise de la couleur naturelle des étoiles. L'expérience APOGEE s'est concentrée sur la lumière d'environ 100, 000 étoiles géantes rouges à travers la Voie lactée, y compris ceux de son halo central.

Ce qu'ils ont trouvé est une image plus complexe de la poussière que ne l'avaient suggéré des recherches et des modèles antérieurs. Les propriétés de la poussière à moins de 1 kiloparsec du soleil, que les scientifiques mesurent avec une propriété d'obscurcissement de la lumière connue sous le nom de "courbe d'extinction, " est différent de celui des propriétés de la poussière dans le plan galactique plus éloigné et la galaxie externe.

De nouvelles questions émergent sur la composition de la poussière spatiale

Les résultats, les chercheurs ont trouvé, semblent être en conflit avec les modèles qui s'attendent à ce que la poussière soit distribuée de manière plus prévisible, et pour simplement présenter des tailles de grains plus grandes dans les zones où résident plus de poussière. Mais les observations constatent que les propriétés de la poussière varient peu avec la quantité de poussière, il peut donc être nécessaire d'ajuster les modèles pour tenir compte d'une composition chimique différente, par exemple.

« Dans les régions plus denses, on pensait que les grains de poussière s'aggloméreraient, donc vous avez plus de gros grains et moins de petits grains, " a déclaré Schlafly. Mais les observations montrent que les nuages ​​de poussière denses ressemblent beaucoup à des nuages ​​de poussière moins concentrés, de sorte que les variations des propriétés de la poussière ne sont pas seulement un produit de la densité de la poussière :"ce qui motive ce n'est pas seulement l'agglomération dans ces régions."

Il ajouta, "Le message pour moi que nous ne savons pas encore ce qui se passe. Je ne pense pas que les (modèles) existants soient corrects, ou ils ne sont juste qu'aux densités les plus élevées."

Des mesures précises de la composition chimique de la poussière spatiale sont importantes, dit Schlafly. "Une grande quantité de chimie a lieu sur les grains de poussière, et vous ne pouvez former de l'hydrogène moléculaire qu'à la surface des grains de poussière, " dit-il, cet hydrogène moléculaire est essentiel à la formation des étoiles et des planètes.

Remplir les blancs

Même avec une collecte croissante de données sur la poussière, nous avons encore une carte de poussière incomplète de notre galaxie. "Il y a environ un tiers de la galaxie qui manque, " Schlafly a dit, "et nous travaillons en ce moment sur l'imagerie de ce 'tiers manquant' de la galaxie." Un relevé du ciel qui complétera l'imagerie du plan galactique sud et fournira ces données manquantes devrait se terminer en mai, il a dit.

APOGEE-2, une enquête de suivi à APOGEE, par exemple, fournira des cartes plus complètes de la poussière dans la galaxie locale, et d'autres instruments devraient fournir de meilleures cartes de poussière pour les galaxies proches, trop.

Alors que la densité de la poussière enveloppe notre vue sur le centre de la Voie lactée, Schlafly a dit qu'il y aurait des progrès, trop, à voir plus profondément et à collecter de meilleures mesures de poussière là-bas également.