Umov-effekten – rumstøvskyer og universets mysterier

FEFU-forskere er ved at udvikle en metode til at beregne forholdet mellem støv og gas i koma og haler på kometer. Dette vil afsløre mere om solsystemets historie og dets udvikling, samt at forstå de processer, der deltog på forskellige stadier af universel evolution.

Et team af forskere fra Far Eastern Federal University (FEFU) under opsyn af astrofysikeren Evgenij Zubko, Ph.D., en ledende videnskabsmand ved School of Natural Sciences ved FEFU, forsøger at løse et grundlæggende problem i moderne astrofysik - at vurdere reflektiviteten af ​​kosmiske støvpartikler og deres evne til at sprede stjernelys. For at gøre det, forskerne studerer støvpartiklernes optiske egenskaber i kometer og haler på kometer.

Metoden under udvikling er baseret på Umov-effekten - en omvendt korrelation mellem et legemes reflektivitet og graden af ​​lineær polarisering af lys spredt af det. Jo lysere et objekt, jo lavere dens polarisering. Dette forhold blev først formuleret af den russiske fysiker Nikolay Umov i 1905.

Ifølge Evgenij Zubko, Umov-effekten blev tidligere kun undersøgt for overflader, såsom månens regolit og overfladerne på asteroider. Forklaringen på denne effekt, givet i 1960'erne og 1970'erne, udelukket dets anvendelse på de individuelle støvpartikler, der udgør regolitten. Imidlertid, holdet konkluderede, at Umov-effekten er næsten lige så anvendelig for individuelle partikler og overflader generelt.

Tidligere, forskerne konkluderede, at Umov-effekten holder i en homogen sparsom sky af rumstøv. I artiklen offentliggjort den 11. juli, 2018 trykte udgave af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , forskerne foreslog, at denne fysiske effekt også kunne anvendes på skyer, der er karakteristiske for koma og haler af kometer bestående af to typer støvpartikler. Umov-effekten forventes også at blive observeret i trekomponentskyer af kosmisk støv, der er typiske for protoplanetariske diske.

Ved at studere graden af ​​lineær polarisering opnået af sollys, når det spredes af kometstøvpartikler, forskere kan give et pålideligt skøn over partiklernes albedo eller reflektivitet. Denne egenskab er ekstremt vigtig for at få den samlede mængde støv udstødt fra en komet. Sidstnævnte parameter gør det muligt for forskerne at forbedre de eksisterende metoder til estimering af støv-til-gas-volumenforholdet i kometer. Dette er en af ​​de vigtigste egenskaber ved kometevolution - f.eks. det kunne indikere det sted i solsystemet, hvor kometen blev dannet.

"Ved at kende forholdet mellem mængderne af udstødt støv og gas, vi kan bedre forstå de evolutionære stadier, som forskellige kometer passerer, og omstændighederne ved solsystemets dannelse. Imidlertid, mens det er let at beregne volumenet af gas i en komet, i tilfælde af støvpartikler, dette er meget mere kompliceret, " sagde Evgenij Zubko. "Når vi måler sollyset, der reflekteres af koma, vi skal forstå antallet af støvpartikler, der bidrager til lysspredning. Deres albedo eller reflektivitet er de nøgledata, vi har brug for for at besvare dette spørgsmål. Imidlertid, forskellige støvpartikler opfører sig også forskelligt, og forskellen i reflektionsevnen af ​​mørke og lyse partikler i kometer kan overstige 10 gange. Dette er et almindeligt problem i dag, som også opstår inden for andre områder af astrofysikken, såsom evaluering af stofvolumener i protoplanetariske skiver omkring andre stjerner. Vi stræber efter at forstå værdien af ​​denne albedo og bruger yderligere metoder til at gøre det – især, polarimetri til at måle graden af ​​lineær polarisering og, henter således reflektiviteten af ​​kometstøvpartikler baseret på Umov-effekten."

Der er stadig meget, der skal opdages i løbet af dette arbejde. "Vi jagter bogstaveligt talt et spøgelse, " siger videnskabsmanden. Han påpegede også, at for at opnå et gennembrud på dette område af undersøgelser krævede samarbejde mellem grupper af astrofysikere fra forskellige dele af verden.

Analysemetodologien baseret på Umov-effekten kan også tjene som en nøgle til at forstå processerne for dannelse og udvikling af andre planetsystemer, og derfor solsystemet, såvel. Ifølge Evgenij Zubko, værdien af ​​Umov-effekten for videnskaben generelt er lige så stor som vigtigheden af ​​spektralanalysemetoden udviklet af Gustav Kirchhoff. Mens spektralanalyse afslører den kemiske sammensætning af fjerne legemer baseret på lyset, der reflekteres fra dem, Umov-effekten kan afsløre deres størrelse.