Wenn wir an Bord des Raumschiffs Enterprise-D gehen und durch das Visier von Giordi LaForge schauen könnten, könnten wir das interstellare Medium - das „Zeug“ zwischen den Sternen - als wispige Wolken aus Sauerstoff, Wasserstoff, Helium und Neon sehen. Stattdessen haben wir seit unserer Zeit im 21. Jahrhundert das Raumschiff Interstellar Boundary Explorer (IBEX), mit dem erstmals neutrale Wasserstoff- und Sauerstoffatome direkt aus der Region außerhalb unserer Heliosphäre in unser Sonnensystem driften. Überraschenderweise ist dieses Material „fremder“ als von Wissenschaftlern erwartet, da die Materie im galaktischen Wind nicht genau das Material enthält, aus dem unser Sonnensystem besteht.
Das wichtigste Ergebnis ist, dass dort draußen weniger Sauerstoff vorhanden ist. Pro 20 Neonatome im galaktischen Wind kommen 74 Sauerstoffatome. In unserem eigenen Sonnensystem kommen jedoch auf 20 Neonatome 111 Sauerstoffatome. Dies bedeutet, dass in einer bestimmten Region des Sonnensystems mehr Sauerstoff vorhanden ist als im lokalen interstellaren Raum.
"Unser Sonnensystem unterscheidet sich von dem Raum direkt davor und das legt zwei Möglichkeiten nahe", sagte David McComas, der Hauptforscher für IBEX. „Entweder hat sich das Sonnensystem in einem separaten, sauerstoffreicheren Teil der Galaxie entwickelt als derzeit, oder es liegt viel kritischer, lebensspendender Sauerstoff in interstellaren Staubkörnern oder Eis, die sich nicht frei im Weltraum bewegen können. ”
So oder so, so die Wissenschaftler, beeinflusst dies wissenschaftliche Modelle der Entstehung unseres Sonnensystems - und unseres Lebens -. Diese neuen Messungen helfen nicht nur bei der Bestimmung der Verteilung von Elementen im interstellaren Medium, sondern liefern auch Hinweise darauf, wie und wo sich unser Sonnensystem gebildet hat, welche Kräfte unser Sonnensystem physikalisch formen und sogar die Geschichte anderer Sterne in der Milchstraße .
"Dieses außerirdische interstellare Material ist wirklich das Material, aus dem Sterne, Planeten und Menschen bestehen - und es ist sehr wichtig, es direkt zu messen", sagte McComas während einer Pressekonferenz am Dienstag.
Wenn Spock Mitglied dieser Mission wäre, würde er wahrscheinlich eine Augenbraue hochziehen und sagen: „Faszinierend.“ *
Interstellare Wolken enthalten die Elemente explodierter Supernovae, die in der gesamten Galaxie verteilt sind. Während der interstellare Wind diese geladenen und neutralen Teilchen durch die Milchstraße bläst, kann das Raumschiff Proben messen, die es in unser Sonnensystem schaffen. IBEX scannt einmal im Jahr den gesamten Himmel und jedes Jahr im Februar zeigen seine Instrumente in die richtige Richtung, um ankommende neutrale Atome abzufangen. IBEX hat diese Atome in den Jahren 2009 und 2010 gezählt und nun den besten und vollständigsten Einblick in das Material erhalten, das bisher außerhalb unseres eigenen Systems liegt.
Neben der Probenahme des rohen „Sternmaterials“ sind die Ergebnisse wichtig, da das uns umgebende interstellare Gas die Stärke der Heliosphäre der Sonne beeinflussen kann - der Einflussbereich der Sonne und schützt uns wie eine Schutzblase vor gefährlichem galaktischem Kosmos Strahlen, von denen der größte Teil ohne diese Blase in das innere Sonnensystem gelangen würde.
IBEX entdeckte auch, dass der interstellare Wind ungefähr 7.000 Meilen pro Stunde langsamer ist als bisher angenommen. Dies weist darauf hin, dass sich unser Sonnensystem immer noch in der sogenannten "lokalen interstellaren Wolke" befindet. Die Wissenschaftler stellten jedoch fest, dass wir innerhalb weniger tausend Jahre (auf astronomischen Zeitskalen sehr kurz) jederzeit in eine andere Region übergehen werden, in der sich die Bedingungen ändern und die Schutzfähigkeit der Heliosphäre beeinflussen werden. Und niemand weiß, ob diese Veränderung zum Guten oder Schlechten sein wird.
Während sich unser Sonnensystem durch die weite Zeit der kosmischen Zeit um die Milchstraße bewegt, hat die sich ständig ändernde Natur der Heliosphäre wahrscheinlich Auswirkungen auf die Entwicklung des Lebens auf der Erde gehabt, da unterschiedliche Strahlungsniveaus genetische Mutationen und möglicherweise das Aussterben von Massen ausgelöst haben .
"Das ist alles sehr aufregend und hat wichtige Auswirkungen, wenn sich die Sonne durch den Weltraum und in und aus interstellaren Wolken bewegt. Der Fluss der galaktischen kosmischen Strahlung variiert", sagte Priscilla Frisch, leitende Wissenschaftlerin am Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität von Chicago und Teil der IBEX-Mission. „Und das ist in den Geo-Isotopen-Aufzeichnungen festgehalten. Vielleicht können wir eines Tages die Bewegung der Sonne durch interstellare Wolken mit geologischen Aufzeichnungen auf der Erde verbinden und die geologische Geschichte der Erde verfolgen. "
Während die neuen Erkenntnisse ein besseres Verständnis unserer Heliosphäre ermöglichen, werden sie Wissenschaftlern auch bei der Erforschung analoger Strukturen helfen, die als „Astrosphären“ bezeichnet werden und andere Sterne in der gesamten Galaxie umgeben.
"Wir kennen mindestens zwei Fälle eines anderen Sterns mit einem Planetensystem und einer Astrosphäre um ihn herum, und dies sind die wahren Analoga zu unserem eigenen Sonnensystem", sagte Seth Redfield, Assistenzprofessor am Astronomischen Institut der Wesleyan University in Middletown, Connecticut , auch bei der Pressekonferenz. „Die Entdeckung anderer Planeten in Verbindung mit unserem Verständnis der Auswirkungen dieser galaktischen kosmischen Strahlung auf Planeten und die Entstehung und Entwicklung des Lebens. Dies sind Zusammenhänge, die wir noch nicht vollständig erforscht haben. Mit diesen neuen Erkenntnissen von IBEX kommen wir nun zu einem sehr interessanten Thema zusammen, das es zu erkunden gilt. "
IBEX ist ein kleines Raumschiff, ungefähr so groß wie ein Kartentisch, und eine der kostengünstigen Missionen der NASA. Es befindet sich in der Erdumlaufbahn, kann jedoch die Ränder des Sonnensystems mit Detektoren beobachten, die nach außen „schauen“ und Teilchen sammeln, die als energetisch neutrale Atome bezeichnet werden. Mit Daten von IBEX erstellen Wissenschaftler die erste Karte der Grenze unseres Sonnensystems.
Diese neuesten Erkenntnisse von IBEX wurden in einer Reihe von wissenschaftlichen Arbeiten vorgestellt, die am 31. Januar 2012 im Astrophysics Journal veröffentlicht wurden.
„Diese Papiere liefern viele der ersten direkten Messungen des interstellaren Mediums um uns herum“, sagt McComas. "Wir haben lange versucht, unsere Galaxie zu verstehen, und mit all diesen Beobachtungen zusammen machen wir einen großen Schritt vorwärts, um zu wissen, wie der lokale Teil der Galaxie aussieht."
Weitere Informationen: Pressemitteilung der NASA, Zusätzliche Bilder, Videos über das Goddard Media Center, Artikel: Trennen des solaren Magnetflusses, The Interstellar Boundary Explorer (IBEX): Verfolgung der Wechselwirkung zwischen der Heliosphäre und dem umgebenden interstellaren Material mit energetischen neutralen Atomen,
* Dank an Dwayne Brown von der NASA für die Spock-Referenz.
