Mesurer les vastes quantités de poussière cosmique dans l'espace interstellaire peut être une clé pour percer divers mystères du cosmos, y compris comment les grains se forment et si de nouveaux types de galaxies sont obscurcis par les nuages ​​de particules.

Grains de poussière cosmique, qui naissent dans les étoiles, sont les éléments constitutifs d'autres étoiles et planètes rocheuses telles que la Terre - ainsi que peut-être la vie elle-même. Cependant, notre compréhension de l'univers poussiéreux et des processus qui le forment reste limitée.

« Nous manquons de connaissances vitales sur l'origine de la poussière cosmique, son évolution, et donc le carburant pour la formation d'étoiles des galaxies au cours de l'histoire cosmique récente, " a déclaré le professeur Haley Gomez, un astrophysicien à l'Université de Cardiff au Royaume-Uni.

La brume cosmique signifie également que les processus astronomiques clés échappent à la détection par les télescopes traditionnels. "Notre vision de l'univers a été biaisée, " a déclaré le professeur Gomez, qui entreprend un projet appelé CosmicDust. «Nous avons observé la lumière visible des étoiles et des galaxies. Mais la moitié de toute la lumière émise par les étoiles depuis le Big Bang a en fait été cachée.

Le problème est, la poussière cosmique est trop froide pour être détectée par les télescopes optiques. Dans la dernière décennie, cependant, l'exploration de la poussière a été facilitée par de grandes missions spatiales, telles que les missions Planck et Herschel lancées en 2009. Ceux-ci ont impliqué des télescopes qui peuvent capturer des galaxies dans la partie infrarouge lointain du spectre - où les particules de poussière deviennent visibles.

Les deux missions se sont terminées en 2013, laissant derrière lui une mine de données brutes à explorer. Ceci est exploité par DustPedia, l'un des quelques projets de l'Université de Cardiff cherchant à mieux comprendre les propriétés de la poussière spatiale.

Banque de données

DustPedia combine les données Herschel et Planck avec celles des télescopes terrestres et spatiaux - et d'autres parties du spectre, comme le visible et l'ultraviolet - pour créer une énorme archive pour étudier la poussière et ses interactions dans les galaxies de la partie de l'univers la plus proche de nous. Il fournit actuellement des images pour près de 900 galaxies.

« L'une des principales motivations pour ce faire est de comprendre comment les galaxies évoluent et changent avec le temps, " a déclaré le professeur Jonathan Davies, chercheur principal de DustPedia. Il a expliqué que, par exemple, une grande partie des éléments chimiques synthétisés par les étoiles résident dans la poussière cosmique. Comprendre combien de chacun de ces éléments est présent aide à révéler à quel point une galaxie est chimiquement évoluée, et finalement jusqu'où il a progressé le long de son chemin de vie.

Cela peut également nous aider à comparer l'évolution des différents types de galaxies - par exemple, les différences entre les galaxies elliptiques géantes et les plus petites aplaties.

Le professeur Davies décrit la poussière cosmique comme étant comme de la fumée de cigarette soufflée devant une ampoule, obscurcissant une grande partie de la lumière des étoiles.
« Vous pourriez être induit en erreur en pensant que si une galaxie ne produit pas beaucoup de lumière, il ne peut pas y avoir beaucoup d'étoiles là-bas. Si vous pouvez mesurer la quantité de poussière, vous pouvez commencer à faire des corrections, ' il a dit.

Le projet CosmicDust du professeur Gomez cherche à créer un vaste catalogue de galaxies poussiéreuses pour créer un « recensement de la poussière » aidé par les connaissances de Herschel. Elle s'attend à ce que cela aide à découvrir de nouvelles classes mystérieuses de galaxies qui apparaissent pauvres en poussière dans les images en lumière visible, mais contiennent en réalité d'énormes quantités de poussière.

Le projet a déjà terminé son premier recensement statistique de la poussière de 15, 000 galaxies, constatant que certains contiennent beaucoup plus de poussière et d'autres beaucoup moins que prévu - et a publié des catalogues et des cartes couvrant près d'un demi-million de galaxies.

Entre autres, l'équipe a trouvé trois nouveaux restes stellaires explosifs contenant beaucoup de poussière. De façon intéressante, a déclaré le professeur Gomez, ceux-ci contiennent tous des étoiles à neutrons en rotation rapide résultant d'explosions d'étoiles massives, laissant entendre qu'il peut s'agir d'importants systèmes producteurs de poussière.

Par ailleurs, en utilisant les données Herschel pour remonter 12 milliards d'années dans l'univers primitif, son équipe a trouvé des indications initiales selon lesquelles l'univers aurait pu être beaucoup plus poussiéreux dans le passé qu'aujourd'hui et donc caractérisé par une formation d'étoiles plus rapide.

Le professeur Gomez dit que les explications possibles de la poussière manquante d'aujourd'hui incluent les vents galactiques soufflant de grands volumes hors des galaxies ou la destruction par des ondes de choc de gaz chaud.

« Ce sont exactement le genre de choses que nous devrions pouvoir tester une fois les grandes enquêtes analysées et nos catalogues et mesures terminés, ' elle a dit.

Les chercheurs visent également à résoudre une controverse de longue date sur l'origine de la poussière cosmique, a déclaré le professeur Gomez - "qu'il soit fait par des étoiles semblables au soleil dans leur agonie silencieuse, ou si c'est beaucoup plus violent, au lieu de cela provenant d'étoiles massives qui se déchirent à la fin de leur vie. La recherche scientifique penche actuellement vers cette dernière explication, elle a ajouté.

Poussière de laboratoire

Une autre initiative, NANOCOSMOS, modélise la poussière cosmique en laboratoire pour se faire une meilleure idée de sa formation et de son comportement.
Plusieurs dispositifs expérimentaux ont été construits pour ce faire, comme la chambre à poussière d'étoiles, qui simule la formation de grains de poussière.

Chercheurs de l'Institut de Physique Fondamentale (IFF) de Madrid, L'Espagne utilise actuellement cette chambre à vide pour étudier la réaction d'éléments individuels trouvés dans la poussière, en regardant d'abord les clusters de carbone et leur interaction avec l'hydrogène. Ils étudieront plus tard les interactions et les propriétés des poussières impliquant le silicium, fer et autres métaux, et leur interaction avec les gaz, pour simuler des environnements astrophysiques plus réalistes.

« Étudier comment les particules de poussière se forment et comment elles interagissent avec le gaz est essentielle pour comprendre leurs propriétés, " a déclaré le professeur José Cernicaro, un physicien travaillant dans le domaine de l'astrophysique moléculaire à l'IFF et chercheur principal correspondant pour le projet NANOCOSMOS. « Déduire la structure des premières nanoparticules formées à partir de différents éléments est une étape obligatoire pour modéliser correctement la physique et la chimie des éjectas des géantes rouges et des supernovas. »

Mieux comprendre la formation des nanoparticules ne permet pas seulement de découvrir ce qui se passe dans l'espace et de suivre l'histoire de l'univers. Des modèles montrant comment la poussière se forme et se développe peuvent également aider à l'innovation sur notre propre planète dans des domaines tels que la nanotechnologie - important dans des domaines tels que l'énergie verte et la biotechnologie.

Quant au cosmos, enquêter sur la poussière nous aidera finalement à nous faire une image plus complète de l'univers qui nous entoure.

« La poussière joue un rôle clé dans l'évolution physique et chimique des objets astronomiques, mais ne peut pas être correctement pris en compte dans les modèles en raison de nos connaissances limitées sur sa nature et ses propriétés, " a déclaré le professeur Cernicaro. "Tout progrès sur cette question aura donc un fort impact en astrophysique et en astrochimie."