Dammpartiklar är nödvändiga för nästan alla processer i universum. Utan damm skulle det inte ha bildats stjärnor, planeter eller vårt eget solsystem. Nu tar en grupp forskare gemensamma krafttag för att ta reda på mer om dammkornens ursprung i rymden och hur de utvecklas.
Projektanslag 2020
The Origin and Fate of Dust in our Universe
Huvudsökande:
Professor Kirsten Kraiberg Knudsen
Medsökande:
Chalmers tekniska högskola
Wouter Vlemmings
Susanne Aalto
Göteborgs universitet
Gunnar Nyman
Lärosäte:
Chalmers tekniska högskola
Beviljat anslag:
27 700 000 kronor under fem år
Ett begrepp som damm väcker kanske städlusten hos några, men för en forskare i astronomi ger det helt andra associationer. Rymddamm, eller stoft, är helt grundläggande för livet i universum, berättar Kirsten Kraiberg Knudsen, astrofysiker vid Chalmers tekniska högskola.
– Utan dessa pyttesmå partiklar skulle vi inte finnas. De är essentiella för nästan alla processer i universum.
Knudsen är huvudansvarig för ett projekt som utforskar damm i universum i ett samarbete mellan forskare vid Chalmers och Göteborgs universitet. Damm är viktigt för kemiska processer och många molekyler i rymden bildas på dammpartiklarnas yta. Nu vill deltagarna i projektet få en bättre förståelse av hur damm bildas, hur det växer till och överlever och hur det förstörs i olika miljöer ute i rymden, till exempel på grund av kollisioner eller strålning.
Källan till dammkornen är gamla stjärnor, berättar Wouter Vlemmings, en av forskarna.
– Dammpartiklarna tillverkas framför allt runt döende stjärnor. Dammkornen består ofta av kolatomer, men runt vissa stjärnor är det också kiselatomer eller andra metaller som magnesium och järn. Men det är inte lätt att göra en tydlig åtskillnad mellan mycket komplexa molekyler och det vi i slutänden kallar damm.
Dammkorn från stjärnor kan växa till och förändras, bland annat genom att nya ämnen fastnar vid ytan på dem när molekyler kolliderar eller klibbar ihop. I rymdens varierande miljöer bildas också olika typer av damm, till exempel i kalla regioner, vid supermassiva svarta hål eller i det tidiga universum.
– Den enkla frågan vad damm består av är förmodligen ganska komplicerad att besvara, säger Wouter Vlemmings.
En förhoppning är att projektet ska göra det möjligt att pussla samman en bättre bild av hur damm har spridits i universum under olika skeden. Men det är en utmaning att tolka data från exempelvis enskilda mätningar av molekyler för att förstå hur rymddammet beter sig i olika händelseförlopp. Med stjärnvinden kan rymddammet föras ut till utrymmet mellan stjärnor och når ofta en ganska hög hastighet. I vissa fall kan delar av dammet bidra till att skapa supernovor, massiva stjärnor som exploderar.
– Lokalt kan man ibland få överraskande mätresultat, och vi behöver använda många olika observationsmetoder för att få en ökad förståelse.
Teoretiska modeller ger ökad förståelse
Forskarna kombinerar nya observationer med avancerad teori. Gunnar Nyman vid Göteborgs universitet bidrar med teoretiska modeller inom fysikalisk kemi.
– Som kemist studerar jag de småskaliga processerna, till exempel vad som händer när en molekyl bildas, hur den beter sig och när den går sönder.
Tanken är att finslipa beräkningar som beskriver dammpartiklarna på mikroskopisk nivå. Många parametrar ska vägas in, bland annat temperatur som kan skifta rejält mellan olika miljöer i universum och som påverkar spridningen av dammpartiklar.
– Temperatur är ett typexempel på värde som vi kan beräkna för olika förhållanden i universum, och förhoppningen är att vi genom det här projektet kan erbjuda en rad förbättrade värden som utvecklar de modeller som vi använder oss av för att förstå rymdstoft.
Damm gör galaxer osynliga
Forskarna vill också ta reda på mer om hur rymddamm påverkar vår bild av universum. Dammkornen har en förmåga att absorbera ljuset och kan därmed göra objekt i rymden osynliga.
– Vi vet att damm har en stor påverkan genom att dölja ljuset från källan som vi vill observera, vilket kan få stora konsekvenser för hur vi tolkar vetenskapliga resultat, säger Kirsten Kraiberg Knudsen.
Ett exempel är vissa närliggande galaxer som fram tills nyligen har varit osynliga på grund av stora mängder damm. Upptäckten av dem gjordes för bara några år sedan, berättar Susanne Aalto.
– Galaxerna är värdar för dammiga mörka hjärtan som vi inte kan upptäcka med normalt ljus. Det var först en chockerande upptäckt, eftersom de har legat gömda så nära oss. Inte ens röntgenstrålar kan tränga igenom deras många lager av damm.
Den här typen av galaxer inrymmer en kärna av växande supermassiva svarta hål, ett faktum som kom som en överraskning för astronomerna.
– De verkar dölja en exceptionell tillväxt av svarta hål, vilket vi inte förväntar oss att hitta i det närliggande universum. Den sortens objekt förknippar vi egentligen med ett universum som är mycket yngre.
Nu vill forskarna ta reda på mer om det märkliga fenomenet där rymddamm uppenbarligen har en viktig funktion.
– Mitt hopp med projektet är att vi ska avslöja mer om vad dammet gör, vilka egenskaper det har, var det kommer ifrån, hur det utvecklas och växer och galaxernas slutliga öde, säger Susanne Aalto.
Projektanslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har varit avgörande för att kunna åstadkomma en gemensam kraftansträngning.
– Nu får vi en chans att öppna våra sinnen och hämta inspiration från olika forskningsfält, säger Wouter Vlemmings.
– Satsningen innebär att vi kan bygga upp en gemensam plattform. Vi skapar också en ökad synlighet kring denna forskningsfråga som väcker intresse hos våra kollegor runtom i världen, säger Kirsten Kraiberg Knudsen.
Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Johan Wingborg
