Dammpartikel/Kirsten Kraiberg Knudsen
T.v: En interplanetär dammpartikel, fotograferad med ett svepelektronmikroskop. T.h: Kirsten Kraiberg Knudsen, Chalmers tekniska högskola.​

Följer dammets väg genom universum

Kosmiska dammkorn är mikroskopiska partiklar som påverkar i stort sett alla processer i Universum, från bildandet av planeter och stjärnor till svarta hål och hela galaxer. Men var kommer dammkornen ifrån, och hur utvecklas de? Det ska forskare från Chalmers tekniska högskola och Göteborgs Universitet försöka besvara i ett gemensamt projekt, tack vare ett stort anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.
– Damm, eller stoft, är helt grundläggande för astronomin och för oss människor. Utan damm hade vårt solsystem inte bildats, säger Kirsten Kraiberg Knudsen, huvudansvarig för projektet ”The Origin and Fate of Dust in our Universe”.
Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har beviljat totalt 541 miljoner kronor till 18 framstående grundforskningsprojekt inom medicin, naturvetenskap och teknik som bedöms ha möjlighet att leda till framtida vetenskapliga genombrott. 

Kirsten Kraiberg Knudsen är biträdande professor inom extragalaktisk astronomi vid institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap på Chalmers och hon ser mycket fram emot att dra igång projektet tillsammans med sina kollegor. 

– Det känns fantastiskt och det är en stor möjlighet!  Vi är fyra forskare som leder projektet: Susanne Aalto, Wouter Vlemmings och jag från Chalmers, tillsammans med Gunnar Nyman från Göteborgs Universitet. Att vi kan kombinera våra spetskompetenser i det här projektet betyder att vi kan gå över ämnesgränserna för att tillsammans hantera en mycket grundläggande fråga inom astronomin, nämligen ”vad är stoftets ursprung och öde i universum”.  

För icke-astronomer är damm mest något som är i vägen, varför är det viktigt att studera damm i Universum?
– Damm, eller stoft, är helt grundläggande för astronomin och för att vår planet Jorden finns. Det är små partiklar, som är komplexa både i form och sammansättning, och som är viktiga för de flesta processer i universum. Till exempel är dammpartiklar nödvändiga för stjärn- och planetbildning – utan damm hade vårt solsystem inte bildats. Damm är också viktigt för kemiska processer, eftersom otroligt många molekyler i rymden bildas på dammpartiklarnas yta, d v s det är svårt att få till molekylen utan dammpartiklarna. Och damm påverkar också våra observationer mycket eftersom det kan dölja ljuset från källan som vi vill observera, vilket kan ha stora konsekvenser för tolkningen av vetenskapliga resultat. 

I projektet ska ni kombinera nya observationer med teoretiska modeller inom fysikalisk kemi. Vilken typ av objekt kommer ni att fokusera på?

– Vi kommer att fokusera på tre viktiga typer av objekt. Gamla stjärnor, som är källan till dammkornen. Dammkorn från stjärnor kommer sedan att växa när nya ämnen fastnar vid ytan på dem. Steget från att dammkornen bildas till att de sprids vidare ut i galaxen kan vara komplicerat, och dammet kan förstöras av t ex kollisioner eller strålning. 

– Vi kommer även att fokusera på två extrema förhållanden, galaxer i det tidiga universum och i området kring supermassiva svarta hål. I det tidiga universum har det hittats unga galaxer med massor av damm, men denna tidiga fas i galaxernas utveckling  förväntas påverka dammets sammansättning. T.ex. i de unga galaxerna har vissa stjärnor inte hunnit bli gamla nog för att kunna producera tillräckligt med damm. Runt supermassiva svarta hål förstörs, omformas och växer dammkornen eftersom tätheten i gasen och strålningen är mer extrem än i vanliga delar av en galax.  

Hur ska de teoretiska modellerna komplettera observationerna? 
– De teoretiska modellerna och beräkningarna avser att beskriva dammpartiklarna på mikroskopisk nivå. Eftersom det är svårt eller omöjligt att utföra experiment på jorden som motsvarar de extrema förhållanden som gäller ute i rymden blir teoretiska beräkningar extra viktiga. De är tänkta att bidra till att tolka och förstå de observationer som vi gör.
– Ett mål med projektet är att förstå hur förhållandena för dammkorn på mikroskopisk nivå påverkar astronomiska processor på större skala och omvänt hur dessa större, makroskopiska processor påverkar dammkornen.  Ett exempel på detta är hur dammkorn kan ”överleva” under extrema förhållanden. 

Är det någon specifik fråga som du särskilt ser fram emot att projektet ska lyckas svara på?
– Detta är ett komplext forskningsämne med många aspekter, så det finns många fascinerande frågor som jag hoppas att vi lyckas svara på. Vi vill svara på vad som händer med dammkorn efter de har bildats nära döende stjärnor och sedan transporterats igenom rymden, där kornen växer till sig innan de kan bli del av nya stjärnor och planeter. Baserat på detta, ska det bli intressant hur detta jämförs med galaxer i det tidigare universum och i miljön runt super-massive svarta hål.  

– Lyckas vi med detta, då har vi gjort ett viktigt bidrag till forskningen. Denna kombination av forskningsfält, observationer och teori kommer att ha stor inverkan på vår förståelse av universum, galaxer och stjärnors uppkomst och utveckling samt inte minst vårt eget ursprung, säger Kirsten Kraiberg Knudsen. 

​Fakta om projektet: 

The Origin and Fate of Dust in our Universe”
Beviljat anslag: 27 700 000 kronor för ett femårigt projekt.
Professor Kirsten Kraiberg Knudsen, Chalmers tekniska högskola, tillsammans med professor  Wouter Vlemmings och professor Susanne Aalto, alla tre på avdelningen Astronomi och plasmafysik på institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap, samt professor Gunnar Nyman, Institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs Universitet. 

Fler aktuella projekt på Chalmers​

Tre av de 18 aktuella projekten som nu har fått anslag från ​Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse hör hemma på Chalmers och vid institutionen för fysik leder även Andreas Heinz ett projekt om hur tunga grundämnen bildas när neutronstjärnor krockar och Mikael Käll leder ett annat projekt om framtidens ljuskällor​. 

Bil​der: 

T.v En interplanetär dammpartikel, fotograferad med ett svepelektronmikroskop. Credit: Donald E. Brownlee, University of Washington, Seattle, and Elmar Jessberger, Institut für Planetologie, Münster, Germany. Originalfotot och mer information hittar du här.
T.h: Kirsten Kraiberg Knudsen, Chalmers tekniska högskola. Foto: Markus Marcetic/Sveriges unga akademi​.

Publicerad: on 30 sep 2020.