Medir las grandes cantidades de polvo cósmico en el espacio interestelar puede ser la clave para descubrir varios misterios del cosmos. incluyendo cómo se forman los granos y si las nubes de partículas oscurecen nuevos tipos de galaxias.

Granos de polvo cósmico, que nacen en las estrellas, son los componentes básicos de otras estrellas y planetas rocosos como la Tierra, así como también de la vida misma. Sin embargo, nuestra comprensión del universo polvoriento y los procesos que lo forman sigue siendo limitada.

'Carecemos de conocimiento vital sobre el origen del polvo cósmico, su evolución, y por lo tanto el combustible para la formación estelar de galaxias durante la historia cósmica reciente, 'dijo la profesora Haley Gómez, astrofísico de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido.

La neblina cósmica también significa que los procesos astronómicos clave evaden la detección por los telescopios tradicionales. 'Nuestra visión del universo ha sido sesgada, dijo el profesor Gómez, que está llevando a cabo un proyecto llamado CosmicDust. “Hemos estado mirando la luz visible de estrellas y galaxias. Pero la mitad de toda la luz que brillaron las estrellas desde el Big Bang, de hecho, ha estado oculta ”.

El problema es, El polvo cósmico es demasiado frío para ser detectado por telescopios ópticos. En la última decada, sin embargo, la exploración de polvo ha sido ayudada por importantes misiones espaciales, como las misiones Planck y Herschel lanzadas en 2009. Se trata de telescopios que pueden capturar galaxias en la parte del infrarrojo lejano del espectro, donde las partículas de polvo se vuelven visibles.

Ambas misiones terminaron en 2013, dejando atrás una gran cantidad de datos sin procesar para profundizar. Esto está siendo aprovechado por DustPedia, uno de los dos proyectos de la Universidad de Cardiff que buscan comprender mejor las propiedades del polvo espacial.

Banco de datos

DustPedia está combinando los datos de Herschel y Planck con los de los telescopios terrestres y espaciales, y de otras partes del espectro, como el visible y el ultravioleta, para crear un enorme archivo para estudiar el polvo y sus interacciones en las galaxias de la parte del universo más cercana a nosotros. Actualmente proporciona imágenes de casi 900 galaxias.

'Una de las principales motivaciones para hacer esto es comprender cómo evolucionan y cambian las galaxias con el tiempo, 'dijo el profesor Jonathan Davies, investigador principal de DustPedia. Explicó que, por ejemplo, una gran parte de los elementos químicos sintetizados por las estrellas residen en el polvo cósmico. Comprender cuánto de cada uno de estos está presente ayuda a revelar qué tan evolucionada químicamente está una galaxia, y, en última instancia, cuánto ha avanzado en su camino de vida.

Esto también puede ayudarnos a comparar cómo evolucionan los diferentes tipos de galaxias, por ejemplo, las diferencias entre las galaxias elípticas gigantes y las más pequeñas aplanadas.

El profesor Davies describe el polvo cósmico como el humo de un cigarrillo que se sopla frente a una bombilla, oscureciendo gran parte de la luz de las estrellas.
'Es posible que te engañen pensando que si una galaxia no produce mucha luz, no puede haber muchas estrellas allí. Si puede medir la cantidad de polvo, puedes empezar a hacer correcciones, ' él dijo.

El proyecto CosmicDust del profesor Gomez busca construir un extenso catálogo de galaxias polvorientas para crear un 'censo de polvo' con la ayuda de los conocimientos de Herschel. Ella espera que esto ayude a descubrir nuevas clases misteriosas de galaxias que parecen pobres en polvo en imágenes de luz visible. pero en realidad contienen grandes cantidades de polvo.

El proyecto ya terminó su primer censo estadístico de polvo de 15, 000 galaxias, descubriendo que algunos contienen mucho más polvo y otros mucho menos de lo previsto, y ha publicado catálogos y mapas que cubren casi medio millón de galaxias.

Entre otras cosas, el equipo ha encontrado tres nuevos restos estelares explosivos que contienen mucho polvo. Curiosamente, dijo el profesor Gómez, todos estos contienen estrellas de neutrones que giran rápidamente como resultado de explosiones estelares masivas, insinuando que estos pueden ser importantes sistemas de producción de polvo.

Es más, mediante el uso de los datos de Herschel para mirar hacia atrás 12 mil millones de años hasta el universo temprano, su equipo encontró indicios iniciales de que el universo pudo haber sido mucho más polvoriento en el pasado que hoy y, por lo tanto, caracterizado por una formación estelar más rápida.

El profesor Gómez dice que las posibles explicaciones para el polvo perdido de hoy incluyen los vientos galácticos que soplan grandes volúmenes de las galaxias o la destrucción por ondas de choque de gas caliente.

`` Estos son exactamente el tipo de cosas que deberíamos poder probar una vez que se hayan analizado las grandes encuestas y nuestros catálogos y mediciones estén terminados, ' ella dijo.

Los investigadores también tienen como objetivo resolver una controversia de larga data sobre el origen del polvo cósmico, dijo el profesor Gómez - 'si está hecho por estrellas como el sol en su silenciosa agonía, o si es mucho más violento, en cambio, se originan en estrellas masivas que se desgarran al final de sus vidas ”. La investigación científica se inclina actualmente hacia la última explicación, ella añadió.

Polvo de laboratorio

Otra iniciativa, NANOCOSMOS, está modelando el polvo cósmico en el laboratorio para construir una mejor imagen de cómo se forma y se comporta.
Se han creado varias configuraciones experimentales para hacer esto, como la cámara de polvo de estrellas, que simula la formación de granos de polvo.

Investigadores del Instituto de Física Fundamental (IFF) de Madrid, España está utilizando actualmente esta cámara de vacío para investigar la reacción de elementos individuales que se encuentran en el polvo, mirando inicialmente los cúmulos de carbono y su interacción con el hidrógeno. Más tarde investigarán las interacciones y las propiedades del polvo que involucran al silicio, hierro y otros metales, y su interacción con los gases, para simular entornos astrofísicos más realistas.

'Estudiar cómo se forman las partículas de polvo y cómo interactúan con el gas es esencial para comprender sus propiedades, 'dijo el profesor José Cernicharo, un físico que trabaja en el campo de la astrofísica molecular en el IFF e investigador principal correspondiente del proyecto NANOCOSMOS. "Derivar la estructura de las primeras nanopartículas formadas a partir de diferentes elementos es un paso obligatorio para modelar correctamente la física y la química de las eyecciones de gigantes rojas y supernovas".

Comprender más sobre la formación de nanopartículas no solo ayuda a descubrir lo que está sucediendo en el espacio y rastrear la historia del universo. Los modelos que muestran cómo se forma y crece el polvo también pueden ayudar a la innovación en nuestro propio planeta en áreas como la nanotecnología, importante en campos como la energía verde y la biotecnología.

En cuanto al cosmos, investigar el polvo nos ayudará en última instancia a formar una imagen más completa del universo que nos rodea.

'El polvo juega un papel clave en la evolución física y química de los objetos astronómicos, pero no se puede considerar adecuadamente en los modelos debido a nuestro conocimiento limitado sobre su naturaleza y propiedades, dijo el profesor Cernicharo. "Cualquier progreso en esta cuestión tendrá, por tanto, un fuerte impacto en la astrofísica y la astroquímica".