Wszechświat jest przepełniony kosmicznym pyłem. Planety tworzą wirujące chmury pyłu wokół młodej gwiazdy; Ścieżki pyłu skrywają nad nami odległe gwiazdy Drogi Mlecznej; A cząsteczkowy wodór tworzy się na ziarnach pyłu w przestrzeni międzygwiezdnej.
Nawet sadza ze świecy jest bardzo podobna do kosmicznego pyłu węglowego. Oba składają się z ziaren krzemianu i amorficznego węgla, chociaż wielkość ziaren w sadzy jest 10 lub więcej razy większa niż typowa wielkość ziaren w przestrzeni.
Ale skąd pochodzi kosmiczny pył?
Grupa astronomów była w stanie śledzić kosmiczny pył powstały po wybuchu supernowej. Nowe badania nie tylko pokazują, że ziarna pyłu powstają podczas tych ogromnych wybuchów, ale mogą także przetrwać kolejne fale uderzeniowe.
Gwiazdy początkowo czerpią energię przez stopienie wodoru z helem głęboko w ich rdzeniach. Ale w końcu gwiazda zabraknie paliwa. Po nieco niechlujnej fizyce skurczony rdzeń gwiazdy zacznie stapiać hel z węglem, podczas gdy skorupa nad rdzeniem nadal stapia wodór z helem.
Wzór jest kontynuowany dla gwiazd o średniej i wysokiej masie, tworząc warstwy różnych jąder spalania wokół jądra gwiazdy. Tak więc cykl narodzin i śmierci gwiazd stale wytwarzał i rozpraszał więcej ciężkich pierwiastków w całej historii kosmicznej, dostarczając substancji niezbędnych do powstawania pyłu kosmicznego.
„Problem polegał na tym, że chociaż ziarna pyłu złożone z ciężkich pierwiastków formowałyby się w supernowych, wybuch supernowej jest tak gwałtowny, że ziarna pyłu mogą nie przetrwać”, powiedział współautor Jens Hjorth, szef Dark Cosmology Center w Niels Bohr Instytut w komunikacie prasowym. „Ale istnieją kosmiczne ziarna o znacznych rozmiarach, więc tajemnicą było to, jak powstały i przetrwały kolejne fale uderzeniowe”.
Zespół prowadzony przez Christę Gall wykorzystał Bardzo Duży Teleskop ESO w Obserwatorium Paranal w północnym Chile, aby obserwować supernową, nazwaną SN2010jl, dziewięć razy w miesiącach po wybuchu i po raz dziesiąty 2,5 roku po wybuchu. Obserwowali supernową zarówno w zakresie widzialnym, jak i bliskiej podczerwieni.
SN2010jl był 10 razy jaśniejszy niż średnia supernowa, dzięki czemu eksplodująca gwiazda była 40 razy większa od masy Słońca.
„Łącząc dane z dziewięciu wczesnych zestawów obserwacji, byliśmy w stanie wykonać pierwsze bezpośrednie pomiary tego, w jaki sposób pył wokół supernowej pochłania różne kolory światła”, powiedziała główna autorka Christa Gall z Uniwersytetu Aarhus. „To pozwoliło nam dowiedzieć się więcej o pyle niż było to możliwe wcześniej”.
Wyniki wskazują, że tworzenie się pyłu rozpoczyna się wkrótce po wybuchu i trwa przez długi czas.
Pył początkowo tworzy się w materiale, który gwiazda wyrzuciła w kosmos, zanim jeszcze wybuchła. Następnie pojawia się druga fala tworzenia się pyłu, obejmująca wyrzucony materiał z supernowej. Tutaj ziarna pyłu są ogromne - o średnicy jednej tysięcznej milimetra - dzięki czemu są odporne na kolejne fale uderzeniowe.
„Kiedy gwiazda eksploduje, fala uderzeniowa uderza w gęstą chmurę gazową jak ściana z cegieł. Wszystko ma postać gazu i jest niesamowicie gorące, ale kiedy erupcja uderza w „ścianę”, gaz ulega sprężeniu i ochładza się do około 2000 stopni ”, powiedział Gall. „W tej temperaturze i gęstości pierwiastki mogą zarodkować i tworzyć cząstki stałe. Zmierzyliśmy ziarna pyłu o wielkości około jednego mikrona (tysięcznej części milimetra), które są duże dla ziaren kosmicznego pyłu. Są tak duże, że mogą przetrwać dalszą podróż do galaktyki. ”
Jeśli wytwarzanie pyłu w SN2010jl będzie kontynuowało obserwowany trend, do 25 lat po wybuchu supernowej całkowita masa pyłu będzie miała połowę masy Słońca.
Wyniki zostały opublikowane w Nature i są dostępne do pobrania tutaj. Dostępna jest również informacja prasowa Instytutu Nielsa Bohra oraz informacja prasowa ESO.
