11 december 2017

Melkweg bevat meer koel gas dan gedacht

Like early explorers mapping the continents of our globe, astronomers are busy charting the spiral structure of our galaxy, the Milky Way. Using infrared images from NASA's Spitzer Space Telescope, scientists have discovered that the Milky Way's elegant s

Pasgevormde sterren stralen bijzonder helder. Het is bijna alsof ze schreeuwen “hey, kijk naar me!”. Helaas is niet alles in onze Melkweg zo gemakkelijk te zien. Het materiaal tussen de sterren in – het koele waterstofgas waar sterren uit geboren worden – is haast onmogelijk te vinden.

Een nieuwe studie die verricht is met de Herschel-ruimtetelescoop heeft echter nieuwe inzichten verschaft in deze verborgen reservoirs van gas. Men heeft hiertoe gebruik gemaakt van een nieuwe marker om de locatie van het waterstofgas aan te geven – vergelijkbaar met het gebruik van kleurstof om de bewegingen van transparante vloeistoffen te achterhalen.

Uit de studie blijkt dat de hoeveelheid ruw waterstofgas behoorlijk onderschat is. Onze Melkweg blijkt een derde meer bouwmateriaal te bevatten dan gedacht – bovendien strekt het zich verder uit dan voorheen bekend was – tot op een behoorlijk grote afstand van de galactische kern.

Sterren ontstaan uit wolken van waterstofgas, die langzaam gaan samentrekken als gevolg van de zwaartekracht. Hierdoor worden waterstofatomen samengeperst tot waterstofmoleculen. Hoewel het moleculaire waterstofgas aanvankelijk relatief ijl is, zal het steeds verder gaan samentrekken. Uiteindelijk wordt het waterstofgas dicht genoeg om kernfusie op gang te brengen. Een ster is geboren en vult het heelal met z’n licht.

Astronomen proberen de gehele reis in kaart te brengen – van ijle wolk van moleculen tot stralende plasmabal. Hiertoe is het van belang om de verspreiding van waterstofgas in kaart te brengen. Helaas zijn de meeste waterstofmoleculen in de ruimte te koud om zichtbaar licht af te geven – zelfs in infrarood zijn ze lastig zichtbaar. Om dit probleem te omzeilen wordt gebruik gemaakt van zogenaamde markeerders – meestal koolmonoxide. De verspreiding van koolmonoxide gaat namelijk hand in hand met dat van moleculaire waterstof.

Helaas heeft deze methode z’n beperkingen. In de vroegste fasen van de formatie van moleculaire wolken is er geen koolmonoxide – het wordt namelijk vernietigd door uv-straling. Als een wolk niet dicht genoeg, wordt de koolmonoxide niet afgeschermd en dus vernietigd. Gelukkig heeft men nu een alternatief gevonden – een andere markeerder: geioniseerde koolstof. Deze stof geeft infrarode straling af dat heel precies door Herschel gemeten kan worden. Nu hebben we dus een enorm verbeterde kaart verkregen van de verspreiding van geioniseerde koolstof (en dus moleculaire waterstof) in de Melkweg.

Bron: NASA

Reacties

  1. Anoniem zegt:

    mag ik denken dat ruw waterstofgas – maagdelijk – is, dus niet afkomstig van nova’s al dan niet super of hyper. ?

    mag ik denken dat koolmonoxide en geïoniseerde koolstof wel uit de recyclingsfabriek komen. ?

    • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

      Nah een deel van het ruwe waterstofgas zal wel afkomstig zijn van (super)novae en planetaire nevels, maar een deel zal inderdaad “maagdelijk” zijn, oftewel ontstaan bij de oerknal. Het koolstof en het zuurstof uit C+ en CO is inderdaad afkomstig van de recycling 🙂

      • Anoniem zegt:

        bedoel je dat na een nova de “bouwmaterialen” weer in hun ongebonden//primaire staat kunnen terugvallen. ?

        • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

          Wat bedoel je met ingebonden/primaire staat?

          • Anoniem zegt:

            het artikel stelt dat de atomen tot moleculen worden samengeperst waarop kernfusie tot staand kan komen.
            dat dat kan leg je ook uit, in je andere reactie aan wikkie,
            wat ik wil weten is of die moleculen na een nova weer uiteen kunnen vallen in :
            jouw reactie aan wikkie :
            Ja hoor, ook H (ook wel geschreven als HI) komt voor in de ruimte, evenals H+ (geioniseerd waterstof, ook wel geschreven als HII) en H2 (moleculair waterstof). Atomair waterstof is wel zeldzaam: inderdaad worden de meeste waterstofmoleculen gevormd vanuit geioniseerd waterstof (oftewel, losse H+’en en e-’en).

          • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

            Oh in snap al wat je bedoelt. Zodra het moleculaire waterstof tijdens de geavanceerde fase van stervorming heet genoeg wordt, wordt het weer een geioniseerd plasma.

          • WikkieWokkie zegt:

            @anoniem

            Als je maar genoeg energie ergens instopt (molecuul zal eerst uiteen vallen in atomen en wanneer nog meer energie toegevoegd word zal dit plasma worden), zal er altijd plasma gevormd worden.

            Plasma is een staat waarbij er dusdanig veel energie aan het atoom gegeven is dat het proton en elektron van elkaar gescheiden worden, dit gebeurd alleen in wanneer de hoeveelheid energie die je toevoegt overeenkomt met de quanta die voor dat atoom gelden.

            Maw, als er voor een atoom een bepaalde hoeveelheid energie nodig is om in een hogere (ge-exciteerde) staat te komen zou een elektron, wanneer je die precieze hoeveelheid energie geeft, kunnen ontsnappen aan de atoomkern, deze in ge-ioniseerde vorm zal komen. (èèn losse proton en èèn losse elektron)

            Maar nu komt de quantumechanica om de hoek kijken, een atoom wil precies de juiste energie krijegn om in een hogere staat te komen. (een quantum is een precieze hoeveelheid energie)
            Stel: ik stop ergens 1000Watt energie in, kan het best zijn dat er weinig tot niets gebeurd, stop ik er 1084Watt energie in (wat dan de quanta van dat atoom moet zijn) zal het elektron die energie op kunnen nemen omdat het precies de hoeveelheid energie is die dat atoom nodig heeft om zijn (buitenste) elektron in een hogere energie staat te brengen. Het elektron zal dan verder van de atoomkern komen te staan. Op een gegeven moment zal de afstand tussen kern en elektron dusdanig groot zijn dat het elektron los komt van zijn atoomkern (plasma).

            Stel: Er zal kernfusie plaats gaan vinden. Bij zo’n reactie komt dusdanig veel energie vrij dat dat het aanwezige waterstof weer zal splitsen tot H+ en e- wat dus plasma is.

  2. WikkieWokkie zegt:

    “Hierdoor worden waterstofatomen samengeperst tot waterstofmoleculen.”

    Er bestaan toch geen waterstofatomen? Er zijn protonen (H+) en elektronen (e-), van beide twee zal een waterstofmolecuul (H2) vormen. Dat is in ieder geval zo in de scheikunde.
    Zouden in de ruimte wel waterstofatomen voorkomen (een enkele H bedoel ik dan)?

    • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

      Ja hoor, ook H (ook wel geschreven als HI) komt voor in de ruimte, evenals H+ (geioniseerd waterstof, ook wel geschreven als HII) en H2 (moleculair waterstof). Atomair waterstof is wel zeldzaam: inderdaad worden de meeste waterstofmoleculen gevormd vanuit geioniseerd waterstof (oftewel, losse H+’en en e-‘en).

      • WikkieWokkie zegt:

        OK, maar dat komt in de ruimte voor omdat er vacuum heerst waardoor er gewoon te weinig waterstof (in elke vorm) beschikbaar is om H2 te vormen? Klinkt heel plausibel.
        Mijn vraag was gebaseerd op het feit dat ieder atoom eigenlijk naar een edelgas configuratie streeft, maw als het de SP2 orbitaal kan vullen tot 2 elektronen het waterstof atoom dit ALTIJD zal doen.

        Volgende vraag:
        Waar haalt een HI (proton) dat elektron vandaan dan?

        Thnx voor je reactie!

        Frank

        • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

          Geioniseerd waterstofgas is volgens mijn gewoon een plasma en per definitie dus een mengsel van waterstofionen en elektronen. Maar goed, ik ben geen scheikundige 🙂

        • Anoniem zegt:

          bedankt nog wikkie, voor uitleg boven.
          en ook olaf natuurlijk.

Laat wat van je horen

*