Als we aan boord van het sterrenschip Enterprise-D zouden kunnen en door het vizier van Giordi LaForge konden kijken, zouden we het interstellaire medium - het 'spul' tussen de sterren - misschien kunnen zien als piekerige wolken van zuurstof, waterstof, helium en neon. In plaats daarvan hebben we sinds we terug zijn in de 21e eeuw het Interstellar Boundary Explorer (IBEX) ruimtevaartuig, dat nu de allereerste directe waarnemingen heeft gedaan van neutrale waterstof- en zuurstofatomen die vanuit ons gebied buiten onze heliosfeer naar ons zonnestelsel drijven. Verrassend genoeg is dit materiaal meer 'buitenaards' dan wetenschappers hadden verwacht, omdat de materie in de galactische wind niet hetzelfde exacte materiaal bevat als waaruit ons zonnestelsel is gemaakt.
De belangrijkste bevinding is dat er minder zuurstof ‘daarbuiten’ is. Voor elke 20 neonatomen in de galactische wind zijn er 74 zuurstofatomen. In ons eigen zonnestelsel zijn er echter voor elke 20 neonatomen 111 zuurstofatomen. Dat vertaalt zich in meer zuurstof in een bepaald gebied van het zonnestelsel dan in de lokale interstellaire ruimte.
"Ons zonnestelsel is anders dan de ruimte daarbuiten en dat suggereert twee mogelijkheden", zegt David McComas, de hoofdonderzoeker van IBEX. 'Ofwel is het zonnestelsel geëvolueerd in een apart, zuurstofrijker deel van de melkweg dan waar we ons nu bevinden, ofwel zit er een heleboel kritieke, levengevende zuurstof vast in interstellaire stofkorrels of ijsjes, die niet vrij door de ruimte kunnen bewegen. "
Hoe dan ook, zeiden de wetenschappers, dit beïnvloedt wetenschappelijke modellen van hoe ons zonnestelsel - en ons leven - is gevormd. En meer dan alleen helpen bij het bepalen van de verdeling van elementen in het interstellaire medium, deze nieuwe metingen geven aanwijzingen over hoe en waar ons zonnestelsel is gevormd, de krachten die ons zonnestelsel fysiek vormen en zelfs de geschiedenis van andere sterren in de Melkweg .
"Dit buitenaardse interstellaire materiaal is echt het materiaal waar sterren en planeten en mensen van gemaakt zijn - en het is erg belangrijk om het direct te meten", zei McComas dinsdag tijdens een persconferentie.
Als Spock deel uitmaakte van deze missie, zou hij waarschijnlijk een wenkbrauw optrekken en zeggen: "Fascinerend." *
Interstellaire wolken bevatten de elementen van geëxplodeerde supernovae, die verspreid zijn door de hele melkweg. Terwijl de interstellaire wind deze geladen en neutrale deeltjes door de Melkweg blaast, kan het ruimtevaartuig monsters meten die ons zonnestelsel binnenkomen. IBEX scant eenmaal per jaar de hele hemel en elk jaar in februari wijzen de instrumenten in de juiste richting om binnenkomende neutrale atomen te onderscheppen. IBEX telde die atomen in 2009 en 2010 en heeft nu de beste en meest complete glimp opgevangen van het materiaal dat tot dusver buiten ons eigen systeem ligt.
Naast het bemonsteren van de rauwe 'sterrenstof', zijn de bevindingen belangrijk omdat het interstellaire gas dat ons omringt de kracht van de heliosfeer van de zon kan beïnvloeden - het invloedsgebied van de zon en ons, net als een afschermende bel, beschermt tegen gevaarlijke galactische kosmische stralen, waarvan de meeste in het binnenste zonnestelsel zouden komen, zo niet voor deze bel.
IBEX ontdekte ook dat de interstellaire wind ongeveer 7.000 mijl per uur langzamer is dan eerder werd gedacht. Dit geeft aan dat ons zonnestelsel zich nog steeds bevindt in wat wordt aangeduid als de 'lokale interstellaire wolk'. De wetenschappers merkten echter op dat we binnen een paar duizend jaar (zeer kort op astronomische tijdschalen) op elk moment naar een andere regio zullen gaan waar de omstandigheden zullen veranderen en het beschermende vermogen van de heliosfeer zullen beïnvloeden. En niemand weet of die verandering ten goede of ten kwade zal zijn.
Terwijl ons zonnestelsel door de uitgestrekte kosmische tijd rond de Melkweg reist, heeft de steeds veranderende aard van de heliosfeer waarschijnlijk gevolgen gehad voor de evolutie van het leven op aarde, aangezien verschillende niveaus van straling genetische mutaties en misschien zelfs extincties veroorzaakten .
"Dit is allemaal erg opwindend en het heeft belangrijke implicaties wanneer de zon door de ruimte beweegt en in en uit interstellaire wolken, de flux van galactische kosmische stralen varieert", zegt Priscilla Frisch, senior wetenschapper, afdeling Astronomie en Astrofysica aan de universiteit van Chicago, en onderdeel van de IBEX-missie. 'En dat is vastgelegd in de geo-isotopen records. Op een dag kunnen we misschien de beweging van de zon door interstellaire wolken koppelen aan geologische gegevens op aarde en de geologische geschiedenis van de aarde volgen. "
Bovendien, hoewel de nieuwe bevindingen een beter begrip van onze heliosfeer geven, zullen ze wetenschappers ook helpen bij het verkennen van analoge structuren die "astrosferen" worden genoemd, die andere sterren in de hele melkweg omgeven.
"We kennen minstens twee gevallen van een andere ster met een planetair systeem en een astrosfeer eromheen, en dit zijn de echte analogen van ons eigen zonnestelsel", zegt Seth Redfield, assistent-professor, afdeling Sterrenkunde, Wesleyan University, in Middletown, Connecticut , ook sprekend op de persbriefing. “De ontdekking van andere planeten in combinatie met ons begrip van de impact die deze galactische kosmische stralen potentieel zouden kunnen hebben op planeten en de opkomst en evolutie van leven. Dit zijn verbindingen die we nog niet volledig hebben onderzocht, en met deze nieuwe bevindingen van IBEX komen nu samen tot een zeer interessant onderwerp om te verkennen. "
IBEX is een klein ruimtevaartuig, ongeveer zo groot als een kaarttafel, en is een van de goedkope missies van NASA. Het bevindt zich in een baan om de aarde, maar kan de randen van het zonnestelsel waarnemen met detectoren die naar buiten "kijken" en deeltjes verzamelen die energetische neutrale atomen worden genoemd. Met gegevens van IBEX creëren wetenschappers de eerste kaart van de grens van ons zonnestelsel.
Deze nieuwste bevindingen van IBEX werden gepresenteerd in een reeks wetenschappelijke artikelen die op 31 januari 2012 in het Astrophysics Journal verschenen.
'Deze set papieren biedt veel van de eerste directe metingen van het interstellaire medium om ons heen', zegt McComas. "We proberen al heel lang onze melkweg te begrijpen en met al deze waarnemingen samen zetten we een grote stap voorwaarts om te weten hoe het lokale deel van de melkweg eruit ziet."
Voor meer informatie: NASA-persbericht, Aanvullende afbeeldingen, video's via Goddard Media Center, Papers: Disconnecting Solar Magnetic Flux, The Interstellar Boundary Explorer (IBEX): Tracing the Interaction between the Heliosphere and Surrounding Interstellar Material with Energetic Neutral Atoms,
* Met dank aan Dwayne Brown van NASA voor de Spock-referentie.
