Tentu, kita semua koleksi debu ruang angkasa. Tetapi para astronom juga ingin mempelajarinya untuk memahami bagaimana debu ruang di Bima Sakti mengaburkan cahaya bintang dari jauh.
Animasi di atas menunjukkan rendering debu ruang angkasa 3-D yang baru, seperti yang dilihat dalam loop beberapa ribu tahun cahaya masuk dan keluar dari bidang datar galaksi Bima Sakti kita. Itu adalah bagian dari studi baru oleh para ilmuwan di Berkeley Lab, yang diterbitkan 22 Maret 2017 di peer-review Jurnal Astrofisika. Mengapa mempelajari debu ruang angkasa? Untuk satu hal, seperti yang dijelaskan oleh penulis penelitian ini dalam sebuah pernyataan:
Pertimbangkan bahwa Bumi hanyalah kelinci debu kosmik raksasa - seikat besar puing yang terkumpul dari bintang yang meledak. Kita, orang Bumi, pada dasarnya juga hanya sekelompok kecil debu bintang, walaupun dengan kimia yang sangat kompleks.
Jadi debu ruang memiliki minat intrinsik. Namun, awan debu ruang di galaksi Bimasakti kita juga bisa menjadi masalah bagi para astronom. Debu dapat meredupkan, atau mengaburkan, cahaya bintang dan galaksi di luarnya. Penulis utama studi baru ini adalah Edward F. Schlafly, seorang Hubble Fellow di Berkeley Lab. Dia menjelaskan:
Cahaya dari ... galaksi jauh berjalan selama miliaran tahun sebelum kita melihatnya, tetapi dalam seribu tahun terakhir perjalanannya menuju kita, beberapa persen dari cahaya itu diserap dan tersebar oleh debu di galaksi kita sendiri.
Kita harus memperbaikinya.
Koreksi ini sangat penting bagi para ilmuwan di Berkeley Lab. Mereka merancang proyek masa depan, yang disebut Instrumen Spektroskopi Energi Gelap (DESI) yang akan bekerja untuk mengukur laju ekspansi percepatan alam semesta setelah diluncurkan pada 2019.
DESI akan membangun peta lebih dari 30 juta galaksi jauh, tetapi peta itu akan terdistorsi jika debu ini diabaikan. Jadi, Schlafly berkata:
Tujuan menyeluruh dari proyek ini adalah untuk memetakan debu dalam tiga dimensi - untuk mengetahui seberapa banyak debu di wilayah 3-D di langit dan di galaksi Bima Sakti.
Alam semesta dipenuhi dengan debu, yang muncul dalam gambar ini - bagian dari survei bidang galaksi selatan - sebagai tambalan gelap. Dalam gambar ini, bintang-bintang merah cenderung memerah oleh debu, sedangkan bintang-bintang biru berada di depan awan debu. Gambar melalui Survei Warisan / NOAO / AURA / NSF / Berkeley Lab.
Mengambil data dari survei langit terpisah yang dilakukan dengan teleskop di Maui dan di New Mexico, tim peneliti Schlafly telah menyusun peta yang membandingkan debu dalam satu kiloparsec - atau 3.262 tahun cahaya - di Bima Sakti.Mereka menggunakan data dari survei langit Pan-STARRS di Hawaii, dan dari survei terpisah yang disebut APOGEE di Apache Point, New Mexico, yang menggunakan teknik yang disebut spektroskopi inframerah. Pengamatan inframerah membuat para astronom mengintip dari balik debu. Seperti yang dikatakan oleh para ilmuwan ini:
Pengukuran inframerah dapat secara efektif memotong debu yang mengaburkan banyak jenis pengamatan lainnya ... Eksperimen APOGEE berfokus pada cahaya dari sekitar 100.000 bintang raksasa merah di seluruh Bima Sakti, termasuk yang ada di lingkaran pusatnya.
Schlafly mengatakan peta debu 3-D yang mereka miliki sekarang memiliki jauh lebih besar resolusi (Kemampuan untuk melihat detail) dari apa pun yang sebelumnya ada.
Dan tentu saja, seperti yang selalu terjadi, mereka menemukan gambar debu yang lebih kompleks daripada yang disarankan oleh penelitian dan model sebelumnya.
Pandangan terkompresi dari seluruh langit yang terlihat dari Hawaii oleh Pan-STARRS1 Observatory. Gambar adalah kompilasi dari setengah juta eksposur, masing-masing sekitar 45 detik, diambil selama empat tahun. Piringan Bimasakti terlihat seperti busur kuning, dan jalur debu muncul sebagai filamen berwarna coklat kemerahan. Latar belakangnya terdiri dari miliaran bintang dan galaksi yang redup. Gambar melalui D. Farrow / Pan-STARRS1 Konsorsium Sains / Institut Max Planck untuk Fisika Extraterrestrial / Lab Berkeley.
Hasilnya, para peneliti menemukan, tampaknya bertentangan dengan model yang mengharapkan debu di Bima Sakti lebih dapat diprediksi, dan hanya menunjukkan ukuran butir yang lebih besar di daerah di mana lebih banyak debu berada. Pengamatan menemukan bahwa sifat debu sedikit bervariasi dengan jumlah debu, sehingga model debu yang ada di Bima Sakti mungkin perlu penyesuaian untuk memperhitungkan susunan kimia yang berbeda, misalnya. Schlafly berkata:
Di daerah yang lebih padat, diperkirakan butiran debu akan konglomerat, sehingga Anda memiliki lebih banyak butiran besar dan lebih sedikit butiran kecil.
Tetapi pengamatan menunjukkan bahwa awan debu tebal terlihat sama dengan awan debu yang kurang terkonsentrasi, sehingga variasi sifat debu tidak hanya merupakan produk dari kepadatan debu, katanya, dan:
... apa pun yang mendorong ini bukan hanya konglomerasi di wilayah ini.
Schlafly juga mengatakan bahwa, bahkan dengan pengumpulan data debu yang terus bertambah, kita masih memiliki peta debu galaksi kita yang tidak lengkap:
Ada sekitar sepertiga dari galaksi yang hilang, dan kami sedang bekerja sekarang untuk menggambar 'sepertiga yang hilang' dari galaksi.
Sebuah survei langit yang akan menyelesaikan pencitraan pesawat galaksi selatan dan memberikan data yang hilang ini akan selesai pada bulan Mei, katanya.
APOGEE-2, survei tindak lanjut untuk APOGEE, misalnya, akan memberikan peta debu yang lebih lengkap di galaksi lokal, dan instrumen lain diharapkan memberikan peta debu yang lebih baik untuk galaksi terdekat juga.
Wilayah survei APOGEE-2 yang direncanakan menindih gambar Bima Sakti. Setiap titik menunjukkan posisi di mana APOGEE-2 akan mendapatkan spektrum bintang. Imge via APOGEE-2 / Berkeley Lab.
Intinya: Para astronom telah mensurvei debu di galaksi Bima Sakti kita dalam tiga dimensi. Mereka melakukan ini sebagian untuk kepentingan intrinsik debu, dan juga karena mereka ingin memahami bagaimana kumpulan debu di Bima Sakti meredupkan atau mengaburkan cahaya bintang dan galaksi di luar.