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Merkwürdige Signale aus dem All können durch das Drehen von Diamantstaub entstehen

2020

Die Astronomin Jane Greaves suchte nicht nach Diamanten oder seltsamen Mikrowellenemissionen. Was sie sich unbedingt ansehen wollte, war Staub, aber die Zahlen, die von den Instrumenten des Green Bank Telescope kamen, stimmten nicht mit denen überein, die sie erwartet hatte.

Greaves untersucht die frühen Stadien der Planetenentstehung und vor einigen Jahren beschloss sie, einige Sterne, die mit Staubringen geschmückt sind, die noch nicht zu Planeten, Monden und Asteroiden verschmolzen sind, genauer zu betrachten. Sie ging zur Green Bank, einem riesigen Observatorium in West Virginia, um sich einige protoplanetarische Scheiben mit einigen der sensiblen und einzigartigen Instrumente der Einrichtung genauer anzusehen, aber die Messwerte, die sie zurückbekam, waren seltsam.

„Ich habe nach Emissionen von kleinen Staubpartikeln gesucht, die stetig heller werden. Aber diese Emission wurde heller und schwächer, je weiter Sie sich in der Wellenlänge bewegten - und das ist bei den meisten astronomischen Prozessen wirklich schwierig “, sagt Greaves.

Die seltsame Form und das Muster der Wellenlängen um den fernen, heißen Stern würden sie jahrelang ärgern.

"Ich habe ungefähr acht Jahre lang auf diese Zahlen gestarrt. Das ist falsch, das ist falsch", sagt Greaves. Sie arbeitete weiter an anderen Projekten, als die Daten der Green Bank dort lagen. Dann besuchte sie zufällig einige Vorträge von Kollegen über sogenannte anomale Mikrowellenemissionen (AME) an der Universität von Manchester. Sie erkannte, dass die Zahlen, die so falsch schienen, kein Fehler waren, sondern etwas völlig anderes als der Staub, nach dem sie gesucht hatte.

In einem in Nature Astronomy Greaves veröffentlichten Artikel geben ihre Kollegen bekannt, dass sie AME in drei Systemen entdeckt haben, die alle ein sehr interessantes Merkmal aufweisen: Sie haben Nanodiamanten in der Nähe ihrer Sterne.

AMEs wurden zum ersten Mal vor ungefähr 20 Jahren entdeckt, als sie sich in Umfragen des interstellaren Raums als seltsame schwankende Emissionen zeigten - ähnlich wie die Radiowellenemissionen, die Greaves um den Stern herum sah.

Niemand konnte genau bestimmen, was sie waren oder woher sie kamen, aber auf der Grundlage der Messwerte schien es, als kämen sie von spinnenden Nanopartikeln, die diese eindeutige, identifizierbare Radiowellensignatur erzeugen könnten.

»Stellen Sie sich vor, Sie gehen im Dunkeln mit und halten eine Taschenlampe in der Hand, und Sie drehen die Taschenlampe immer wieder. Wenn dich jemand ansah, sah er eine wellenförmige Lichtspur hinter dir, als sie sich drehte. Das ist so ähnlich, aber es ist eine Radiowelle anstelle einer Taschenlampe «, sagt Greaves.

Aber welche Art von Nanopartikeln waren das? Hier kommt die Forschung von Greaves ins Spiel. Dank jahrzehntelanger Messungen konnten die Forscher Drei-Sterne-Systeme mit protoplanetaren Scheiben beobachten, die auch ein deutliches Muster von Lichtwellen enthielten, das auf winzige Nanodiamanten hinwies - viele wenige Atome über ihren heißen, hellen Sternen. Eines dieser Systeme war dasjenige, das Greaves bei der Green Bank untersuchte.

Als Greaves und ihre Kollegen die drei Sterne mit ihren Nanodiamanten genauer betrachteten, stellten sie fest, dass alle drei auch AME ausstrahlten, das zuvor aus der Umgebung eines Sterns nicht gesehen worden war.

Diese Diamanten sind nicht wie die, die Sie vielleicht tragen, und die Emissionen, die sie ausstrahlen, sind im wahrsten Sinne des Wortes keine „Funken“. Es liegt näher an Diamanten, die in industriellen Anwendungen zum Bohren oder Schleifen anderer Materialien verwendet werden, als an allem, was Sie bei einem Juwelier kaufen würden.

»Industriediamantpulver sind beim Betrachten von Bildern nicht sehr aufregend. Es ist enttäuschend, aber vielleicht gibt es etwas größere davon - die in Meteoriten gefundenen, die etwas größere Diamantbrocken sind, sind ein bisschen aufregender «, lacht Greaves. Diese Diamanten haben einen Durchmesser von nur wenigen Nanometern und sind außerdem mit einer Schicht von Wasserstoffatomen überzogen, die auf ihrem Weg durch das Wasserstoffgas im Sonnensystem aufgenommen werden.

Sie mögen klein sein, aber sie könnten auch helfen, ein großes Rätsel zu lösen - woher AMEs kommen. Dies gibt Forschern, die AMEs aus dem interstellaren Raum untersuchen, einen weiteren Anhaltspunkt, um herauszufinden, ob es sich bei den sich drehenden Nanopartikeln, die sie im Weltraum suchen, möglicherweise auch um Diamanten handelt.

Greaves und ihre Kollegen planen, ihre Forschungen fortzusetzen. Greaves will nicht nur endlich in der Lage sein, ihre ursprünglichen Forschungsergebnisse über die staubige protoplanetarische Scheibe zu verfassen, sondern auch mit Nanodiamanten-Experten zusammenarbeiten, um mögliche Zusammenhänge zwischen Nanodiamanten und den interstellaren AMEs zu untersuchen

"Hoffentlich bekommen wir eine statistische Übersicht darüber, ob dies etwas viel Größeres als drei bestimmte protoplanetarische Scheiben ist", sagt Greaves.

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