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El polvo interestelar/distribución de la materia

Es conocido que uno de los principales problemas de vuelo interestelar es una presencia de la materia entre las estrellas en forma de polvo muy fino y enormes asteroides. Que poco a poco (o rápida) de destruir cualquier nave.

¿Cuáles son las más recientes estimaciones sobre la concentración y distribución del tamaño de la materia interestelar? Desde muy pequeño, a escala alta. Particularmente estoy interesado en el grupo local de estrellas.

Actualización II: objeto más pequeño todavía se denomina como un meteorito (Yamato8333) es de alrededor de 12 mg en masa y de aproximadamente 2 mm de diámetro.

Actualización: a Continuación hay una imagen de una partícula de polvo interplanetario (IDP, no Yamato8333).

DmvhV.png

"IDP compuesto de nanómetros de tamaño de granos minerales y materia orgánica." (Crédito: N. Primavera)

Post Original aquí.

13voto

Sam Saffron Puntos 1304

Hacer las colisiones con interestelares de polvo y otras partículas pequeñas de proporcionar una amenaza importante cuando se viaja en una nave espacial?

Tenemos un montón de datos sobre el este de la nave espacial Tierra. En esta Carta a la Naturaleza, la figura siguiente aparece:

Number of objects hitting Earth annually with an impact energy exceeding a given kiloton figure

Que se muestra es el número esperado de eventos anuales que exceden una determinada kilotones de TNT poder explosivo. Observe que el rango de energía muestra abarca 14 órdenes de magnitud.

Ahora, los viajes interestelares en una nave espacial será diferente de vueltas alrededor del sol en un enorme trozo de roca. Obviamente, su nave espacial será mucho más pequeño. Esto puede ser compensado por la disminución de la frecuencia de visitas con la relación de la nave espacial:área de la superficie de la tierra. En segundo lugar, la Tierra se mueve dentro del sistema solar, donde la frecuencia de visitas con los objetos es, sin duda, mayor que en el espacio interestelar. Sin embargo, no importa los detalles exactos de su nave espacial, su viaje se inicia con un número de años de viaje por el sistema solar. De un golpe-frecuencia de la evaluación del riesgo de la perspectiva es conveniente centrarse en esta parte de su viaje. En tercer lugar, la Tierra por la gravedad atrae los objetos, su nave espacial mucho menos. Este efecto no es significativo, ya que el promedio de la velocidad a la que los objetos pequeños a chocar con la Tierra es de 20.3 km/s, muy por encima de la Tierra la velocidad de escape de 11,2 km/s, que describe el cambio de velocidad debido a la gravedad de la Tierra.

Por último, debo señalar que la velocidad podemos lograr con nuestro actual espacio de vuelo de la tecnología es impulsado por los efectos gravitacionales (por ejemplo, gravitacional hondas) y, por tanto, del mismo orden de magnitud que la velocidad a la que la Tierra viaja por el sistema solar.

La conclusión de todo esto es que si tu nave es aproximadamente esférica con un diámetro de decir 4 m (3.000.000 de veces más pequeño que la tierra, y por lo tanto en términos de superficie de $10^{13}$ veces más pequeño que la Tierra), se observa a un número de objetos de golpear a su nave espacial anualmente con una energía de impacto superior a un determinado kilotones figura, que es de 13 órdenes de magnitud más pequeño que se muestra en la figura.

Por desgracia, la figura no muestra los datos inferiores a $10^{-5}$ kilotones de TNT (10 kg de TNT, correspondiente a un 5 cm (2 pulgadas) tamaño de las partículas con densidad de $3 \ g/cm^3$ golpear a su nave espacial a una velocidad de 20 km/s). Un 10 kg de TNT explosión sería sin duda destruir su nave espacial. Sin embargo, la frecuencia de ocurrencia es $10^5$ por año, reducido por 13 órdenes de magnitud, o $10^{-8}$ eventos de más de 10 kg de TNT por año.

Que es un golpe de frecuencia se puede vivir con.

Podemos extrapolar a menos enérgico eventos, utilizando la escala observada la ley (la pendiente de -0.9 se muestra en la figura). Usted necesita a la extrapolación a un billón de tiempo más pequeños eventos (eventos de más de un insignificante 0,01 mg TNT poder explosivo) para llegar a una anual de la frecuencia de visitas.

Mi conclusión es que el espacio, e incluso nuestro sistema solar, está bastante vacío. A la velocidad a la que viajamos, las colisiones con el polvo cósmico, no representan ninguna amenaza importante para el vuelo espacial.

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Chris Kobrzak Puntos 46

A mi entender, la mayor parte del espacio polvo en el micrómetro de rango, no en el milímetro. Es posible que desee ver en la entrada de la Wikipedia sobre el polvo Cósmico para obtener información sobre el polvo y las referencias allí contenidas.

Aquí hay dos artículos (tanto preprints encontrar en ArXiV.org) que dar un poco de información:

  1. Dirkarev et al 2009 del papel El Microondas Térmica de Emisión de Polvo: I. Térmica de los Espectros de Emisión de

    • Este documento indica que el $mm$-tamaño de los granos podría afectar el CMB, pero realmente no dar detallada cuenta de los granos.
  2. Bruce Draine de 2009 del papel de Polvo Interestelar y Modelos Evolutivos Implicaciones

    • Este documento afirma que la extinción de alrededor de 1500 Angstroms es debido a que los granos de radios de menos de 0.02$\mu$m, mientras que la extinción en el espectro visible es de 0.05 $\mu$m < $a$ < 0.3 $\mu$m. Los componentes principales de estos granos son C, S, Mg, Si y Fe. Aproximadamente el 1.2 $M_\odot$ de polvo que se produce en la galaxia cada año

Si esto es para la investigación, es posible que desee considerar el uso de las SAO/NASA Astronomía de la Base de datos de literatura consultas.

4voto

John Leidegren Puntos 38

La densidad media de la intersteller medio es de 10^6 átomos por metro cúbico. Tengo que directamente de M. M. Woolfson, Sobre el Origen de los Planetas (Imperial College Press, Londres, 2011). He utilizado este libro de texto como referencia para un papel en la formación del planeta, es bastante bueno.

Por el bien de la comparación (y un descuidado comparación), un litro de aire contiene aproximadamente 10^22 moléculas.

2voto

Dimensio1n0 Puntos 3668

Si usted llega de Referencia 2 del artículo de Wikipedia "medio Interestelar". , enlaces a un artículo que existe en algún lugar en ArXiV. En algún lugar... . Según el artículo, las densidades son:

Nubes moleculares: 100 a 1000000 átomos/ml.
CNM: de 20 a 50 átomos/ml.

WNM: de 0,2 a 0,5 átomos/ml.

WIM: de 0,2 a 0,5 átomos/ml.

H II: de 100 a 10000 átomos/ml.

Coronal de gas: 0.0001 0.01 átomos/ml.

Coronal de gas no es denso en todas! (incluso menos denso que el hombre aspira!) . ...

TENGA EN CUENTA QUE EXACTAMENTE LA MISMA INFORMACIÓN SE REPITE EN EL ARTÍCULO DE LA WIKIPEDIA EN UNA TABLA.

1voto

chrisjlee Puntos 956

En realidad, el más alto de los flujos son, como cabría esperar, en los tamaños más pequeños, cerca de 1 UA (es decir, la órbita de la Tierra). Los flujos de polvo con radios ~0.15-0.45 $\mu$m (11$\mu$m ~ $10^{-11}$ kg de sílice) es entre $10^{-6}$-$10^{-5}$ $m^{-2} \ s^{-1}$ (medido por el campo eléctrico de los detectores del Cassini y el Viento de la nave espacial). El ESTÉREO de la nave espacial fue capaz de medir las partículas más pequeñas, por lo que llama nanodust, con flujos de hasta 17-44 $m^{-2} \ s^{-1}$.

El polvo interestelar se cree que son principalmente del tamaño de micras, mientras que el nanodust que he mencionado está pensado principalmente interplanetario en origen. El tamaño de micras de polvo se mueve normalmente en ~26 km/s respecto a la Tierra, similar a la del neutro de gas de helio desde el espacio interestelar. El nanodust, por otro lado, puede alcanzar velocidades de más de 100 km/s, debido a que son arrastrados en el viento solar, el flujo.

Las pequeñas partículas de polvo tienden a penetrar aproximadamente el equivalente de sus radios en materiales de densidades similares cuando se mueve a altas velocidades. Sabemos que el cable de la antena en varias naves espaciales (por ejemplo, Viento y THEMIS) han sido cortadas por el polvo, así que sí, son capaces de causar algún daño. Sin embargo, no penetran a través del bus de la nave espacial en la mayoría de los casos, como el Viento ha estado trabajando sin fallar durante más de 20 años (y el Voyager de la nave espacial durante más de 30).

Referencias
D. M. Malaspina et al., "Interplanetario e interestelar de polvo observado por el Viento o las ONDAS de campo eléctrico instrumento," Geophys. Res. Lett. 41, pp 266-272, doi:10.1002/2013GL058786, 2014.

N. Meyer-Vernet et al., "La importancia de las antenas monopolo para polvo observaciones: ¿por Qué el Viento o las OLAS no detecta nanodust," Geophys. Res. Lett. 41, pp 2716-2720, doi:10.1002/2014GL059988, 2014.

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