KOSMISCHER STAUB: EIGENSCHAFTEN, TYPEN UND THEORIE - ARTE - 2024

Der kosmische Staub besteht aus winzigen Teilchen, die den Raum zwischen Planeten und Sternen füllen und sich manchmal zu Wolken und Ringen ansammeln. Es sind Materieteilchen mit einer Größe von weniger als 100 Mikrometern, wobei ein Mikrometer ein Millionstel Meter ist. Größere Partikel werden in "Meteoroiden" umbenannt.

Lange Zeit glaubte man, dass riesige interstellare Räume keine Materie haben, aber was passiert, ist, dass nicht alles, was existiert, in Form von Planeten oder Sternen verdichtet wird.

Figure 1. Interstellare kosmische Staub- und Gaswolken im Carina-Nebel bei 7500 Lichtjahren im Sternbild Carina. Quelle: NASA über Wikimedia Commons.

Es gibt eine große Menge an Materie von sehr geringer Dichte und unterschiedlicher Herkunft, die sich mit der Zeit und den entsprechenden Bedingungen in Sterne und Planeten verwandelt.

Es ist jedoch nicht notwendig, so weit zu gehen, um kosmischen Staub zu finden, da die Erde jeden Tag etwa 100 Tonnen Staub und Fragmente erhält, die mit hoher Geschwindigkeit aus dem Weltraum ankommen. Das meiste davon geht in die Ozeane und unterscheidet sich von Haushaltsstaub, aus dem Vulkanausbrüche und Sandstürme in großen Wüsten entstehen.

Kosmische Staubpartikel können mit Sonnenstrahlung interagieren und auch ionisieren, dh Elektronen einfangen oder abgeben. Die Auswirkungen auf die Erde sind vielfältig: von der Streuung des Sonnenlichts bis zur Änderung der Temperatur, der Blockierung der Infrarotstrahlung, die von der Erde selbst (Erwärmung) oder der Sonne (Abkühlung) kommt.

Arten von kosmischem Staub

Hier sind die Hauptarten von kosmischem Staub:

Kometenstaub

Wenn sich ein Teil des Kometen der Sonne nähert und ihrer intensiven Strahlung ausgesetzt wird, zerfällt er. Die Gase werden ausgestoßen und bilden das Haar und die Schwänze aus Gas und Staub. Der gerade Schwanz auf dem Kometen besteht aus Gas und der gebogene Schwanz aus Staub.

Abbildung 1. Der beliebteste Komet von allen: Halley. Quelle: Wikimedia Commons. NASA / W. Liller

Ringe

Einige Planeten in unserem Sonnensystem haben Ringe aus kosmischem Staub, die aus Kollisionen zwischen Asteroiden stammen.

Die Überreste von Kollisionen wandern durch das Sonnensystem und treffen häufig auf die Oberfläche der Monde und zerfallen in winzige Partikel. Die Oberfläche unseres Mondes ist durch diese Einschläge mit feinem Staub bedeckt.

Ein Teil des Staubes bleibt um den Satelliten herum und bildet einen schwachen Lichthof, wie der der großen Jupiter-Satelliten Ganymede und Callisto. Und es breitet sich auch entlang der Satellitenbahnen aus und bildet Ringe, weshalb es auch als Umfangsstaub bezeichnet wird.

Dies ist der Ursprung von Jupiters schwachen Ringen, die zuerst von der Voyager-Sonde entdeckt wurden. Asteroideneinflüsse sind auf die kleinen Jupiter-Monde Metis, Adrastea, Amalthea und Thebe zurückzuführen (Abbildung 3).

Abbildung 3. Struktur der Jupiter-Ringe. Quelle: NASA über Wikimedia Commons.

Das Jupiter-System sendet dank Vulkanausbrüchen auf dem Mond Io auch große Mengen Staub in den Weltraum. Aber der Gasriese ist nicht der einzige, der kosmische Staubringe hat, wie Uranus und Neptun sie auch haben.

Die berühmten Saturnringe haben einen etwas anderen Ursprung: Es wird angenommen, dass sie die Überreste eines eisigen Mondes sind, der mit dem neu gebildeten Riesenplaneten kollidierte.

Interstellarer Staub

Sterne stoßen am Ende ihres Lebens große Mengen an Masse aus und explodieren dann als Supernovae, wobei sie einen Nebel zurücklassen. Ein kleiner Teil dieses Materials kondensiert zu Pulver.

Und während es kaum 1 Wasserstoffatom pro Kubikzentimeter Raum gibt, ist der Staub groß genug, um Sternenlicht zu spülen und zu spülen.

Intergalaktischer Staub

Der Raum zwischen den Galaxien enthält auch kosmischen Staub, und bei den Galaxien selbst sind Spiralen reich an kosmischem Gas und Staub als Ellipsentrainer. Im ersteren konzentriert sich der Staub eher auf die Scheibe und die Spiralarme.

Interplanetarer Staub

Es kommt im gesamten Sonnensystem vor und stammt zum Teil aus der ursprünglichen Wolke, die es verursacht hat, zusätzlich zu Kometenstaub, der durch Asteroiden-Kollisionen und Einschläge auf Monde erzeugt wird.

Theorie des kosmischen Staubes

Kosmischer Staub aus der Andromeda-Galaxie, der durch Infrarotlicht des Spitzer-Weltraumteleskops sichtbar wird. Quelle: NASA / JPL-Caltech / K. Gordon (Universität von Arizona) Kosmische Staubpartikel sind so klein, dass die Schwerkraft nur eine von vielen Wechselwirkungen ist, die sie erfahren.

Bei Partikeln mit einem Durchmesser von nur wenigen Mikrometern ist der vom Sonnenlicht ausgeübte Druck erheblich und drückt Staub aus dem Sonnensystem. Es ist für die Schwänze von Kometen verantwortlich, wenn sie sich der Sonne nähern.

Kosmische Staubpartikel unterliegen auch dem sogenannten Poynting-Robertson-Effekt, der dem Druck der Sonnenstrahlung entgegenwirkt und eine langsame Spiralbewegung in Richtung Sonne verursacht. Er ist bei sehr kleinen Partikeln spürbar, bei Überschreitung jedoch vernachlässigbar Meter.

Magnetfelder beeinflussen auch die Bewegung kosmischer Staubpartikel und lenken sie beim Ionisieren ab, was leicht geschieht, da Staubkörner leicht durch Einfangen oder Abgeben von Elektronen elektrifiziert werden.

Es ist nicht überraschend, dass diese Kräfte Staubströme erzeugen, die sich mit einer Geschwindigkeit von 70 km / s oder mehr durch den Weltraum bewegen.

Zusammensetzung und Beziehung zum Ursprung des Lebens

Kosmischer Staub, der von Sternen kommt, ist reich an Graphit und Silizium, die bei hohen Temperaturen kristallisiert werden. Im Gegensatz dazu ist die von Asteroiden reich an Metallen wie Eisen und Nickel.

Überraschend ist, dass sich Moleküle von biologischer Bedeutung auch in kosmischen Staubkörnern absetzen können. Auf seiner Oberfläche treffen sich Wasserstoff- und Sauerstoffatome zu Wasser, das trotz der niedrigen Temperaturen im Weltraum immer noch mobilisiert werden kann.

Andere einfache organische Verbindungen wie Methan, Ammoniak sowie Kohlenmonoxid und -dioxid sind ebenfalls vorhanden. Wissenschaftler schließen nicht aus, dass einige Lebewesen wie Tardigraden und einige Pflanzen und Bakterien in der Lage sind, den Planeten im Staub zu transportieren. Sie schließen auch nicht aus, dass das Leben von einem entfernten Ort auf demselben Weg auf unseren Planeten gekommen ist.

Das Tierkreislicht

Das Beobachten der Beweise für kosmischen Staub ist einfach. Es gibt ein diffuses Lichtband in Form eines Kegels oder Dreiecks, das als Tierkreislicht bezeichnet wird und genau dort am Himmel erscheint, wo die Ekliptik entsteht. Es wird manchmal als "falsche Morgendämmerung" bezeichnet und wurde im 17. Jahrhundert von Domenico Cassini untersucht.

Abbildung 4. Tierkreislicht (rechts) vom Paranal-Observatorium in Chile aus gesehen. Quelle: Wikimedia Commons. ESO / Y. Beletsky. Es ist hauptsächlich in der Dämmerung im Frühjahr (Ende Januar bis Anfang April) oder im Morgengrauen im Herbst auf der Nordhalbkugel sichtbar. Beobachter auf der südlichen Hemisphäre sollten ihrerseits in der Dämmerung im Spätsommer und frühen Herbst oder vor Sonnenaufgang im Frühjahr danach suchen.

Für diejenigen, die sich in äquatorialen Breiten befinden, ist das Tierkreislicht das ganze Jahr über sichtbar.

Der Name ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Leuchtkraft über den Sternbildern zu liegen scheint und die beste Zeit, um sie zu sehen, in klaren, mondlosen Nächten ohne Lichtverschmutzung ist, vorzugsweise in den zwei Wochen nach dem Vollmond.

Das Tierkreislicht ist auf den kosmischen Staub zurückzuführen, der sich in der Äquatorialebene der Sonne angesammelt hat und das Licht des Sterns streut.

Verweise

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