Всесвіт переповнюється космічним пилом. Планети утворюються у закручених хмарах пилу навколо молодої зірки; Пилові смуги ховають більш віддалені зірки в Чумацькому Шляху над нами; І молекулярний водень утворюється на пилових зернах у міжзоряному просторі.
Навіть сажа від свічки дуже схожа на космічний вугільний пил. Обидва складаються з силікатних і аморфних вуглецевих зерен, хоча розміри зерен у сажі в 10 і більше разів перевищують типові розміри зерен у просторі.
Але звідки береться космічний пил?
Група астрономів змогла стежити за космічним пилом, що створюється після вибуху наднової. Нове дослідження не тільки показує, що в цих масових вибухах утворюються пилові зерна, але й вони можуть пережити наступні ударні хвилі.
Зірки спочатку черпають свою енергію, сплавляючи водень у гелій глибоко в межах своїх ядер. Але зрештою у зірки вичерпається пальне. Після трохи безладної фізики ядро зі збитком зірки почне плавити гелій у вуглець, а оболонка над ядром продовжує плавити водень у гелій.
Ця картина продовжується для середніх та високих масових зірок, створюючи шари різного ядерного горіння навколо ядра зірки. Таким чином, цикл народження та смерті зірки постійно виробляв і розповсюджував більш важкі елементи протягом всієї космічної історії, забезпечуючи необхідні для космічного пилу речовини.
"Проблема полягала в тому, що, хоча пилові зерна, складені з важких елементів, утворюватимуться у наднових, вибух наднової настільки сильний, що зерна пилу не виживуть", - сказав співавтор Єнс Хорт, керівник Центру темної космології в Нільс-Борі Інститут у прес-релізі. "Але космічні зерна значних розмірів існують, тому загадкою було те, як вони утворюються та пережили наступні ударні хвилі".
Команда, яку очолювала Кріста Галл, використовувала дуже великий телескоп ESO в обсерваторії Паранал на півночі Чилі для спостереження за надновою, яка отримала назву SN2010jl, дев'ять разів за місяці після вибуху, і в десятий раз через 2,5 року після вибуху. Вони спостерігали наднову як на видимій, так і на ближній інфрачервоній довжинах хвиль.
SN2010jl був у 10 разів яскравіший за середню наднову, що зробила вибухнуту зірку в 40 разів більше маси Сонця.
"Об'єднавши дані дев'яти ранніх наборів спостережень, ми змогли зробити перші прямі вимірювання того, як пил навколо наднової поглинає різні кольори світла", - сказала ведуча автор Кріста Галл з Орхуського університету. "Це дозволило нам дізнатися більше про пил, ніж це було можливо раніше".
Результати показують, що пилоутворення починається незабаром після вибуху і триває протягом тривалого періоду часу.
Пил спочатку утворюється з матеріалу, який зірка викинула в космос ще до того, як вона вибухнула. Потім виникає друга хвиля пилоутворення, в якій беруть участь викиданий матеріал із наднової. Тут зерно пилу є масивним - одна тисячна міліметра в діаметрі - робить їх стійкими до будь-яких наступних ударних хвиль.
"Коли зірка вибухає, ударна хвиля потрапляє у щільну газову хмару, як цегляна стіна. Це все в газовій формі і неймовірно гаряче, але коли виверження потрапило в «стіну», газ стискається і остигає приблизно до 2 000 градусів », - сказав Галл. «При цій температурі та щільності елементи можуть нуклеїрувати і утворювати тверді частинки. Ми виміряли зерна пилу розміром близько одного мікрона (тисячну частку міліметра), що велике для космічних пилових зерен. Вони настільки великі, що можуть пережити свою подальшу подорож у галактику ».
Якщо виробництво пилу в SN2010jl продовжить слідувати спостережуваній тенденції, то через 25 років після вибуху наднової загальна маса пилу складе половину маси Сонця.
Результати були опубліковані в Nature і доступні для завантаження тут. Прес-реліз Інституту Нільса Бора та прес-реліз ESO також доступні.
