Вселенная переполнена космической пылью. Планеты образуются в закрученных облаках пыли вокруг молодой звезды; Пылевые дорожки скрывают более отдаленные звезды в Млечном Пути над нами; А молекулярный водород образуется на пылевых зернах в межзвездном пространстве.
Даже сажа от свечи очень похожа на космическую углеродную пыль. Оба состоят из зерен силиката и аморфного углерода, хотя размер зерен в саже в 10 и более раз больше, чем типичные размеры зерен в космосе.
Но откуда взялась космическая пыль?
Группа астрономов смогла проследить за космической пылью, созданной после взрыва сверхновой. Новое исследование не только показывает, что частицы пыли образуются в этих массивных взрывах, но и может пережить последующие ударные волны.
Звезды первоначально черпают свою энергию, сливая водород в гелий глубоко внутри своих ядер. Но со временем у звезды кончится топливо. После немного запутанной физики ядро звезды, сжимавшееся под давлением, начнет плавить гелий в углерод, а оболочка над ядром продолжает сливать водород в гелий.
Схема продолжается для звезд средней и высокой массы, создавая слои различного ядерного горения вокруг ядра звезды. Таким образом, цикл рождения и смерти звезды постоянно производит и рассеивает более тяжелые элементы на протяжении всей космической истории, обеспечивая вещества, необходимые для космической пыли.
«Проблема заключалась в том, что, хотя частицы пыли, состоящие из тяжелых элементов, будут образовываться в сверхновых, взрыв сверхновой настолько силен, что частицы пыли могут не выжить», - сказал соавтор Йенс Хьорт, руководитель Центра темной космологии в Niels Bohr. Институт в пресс-релизе. «Но космические зерна значительных размеров существуют, поэтому загадка в том, как они образовались и пережили последующие ударные волны».
Команда во главе с Кристой Галл использовала Очень Большой Телескоп ESO в Обсерватории Паранал в северной Чили, чтобы наблюдать сверхновую, названную SN2010jl, девять раз в месяцы после взрыва и в десятый раз через 2,5 года после взрыва. Они наблюдали сверхновую как в видимой, так и в ближней инфракрасной областях.
SN2010jl был в 10 раз ярче, чем средняя сверхновая, и взрывающаяся звезда в 40 раз больше массы Солнца.
«Объединив данные из девяти ранних наборов наблюдений, мы смогли сделать первые прямые измерения того, как пыль вокруг сверхновой поглощает разные цвета света», - сказала ведущий автор Криста Галл из Орхусского университета. «Это позволило нам узнать больше о пыли, чем это было возможно раньше».
Результаты показывают, что образование пыли начинается вскоре после взрыва и продолжается в течение длительного периода времени.
Изначально пыль образуется в материале, который звезда выбросила в космос еще до того, как взорвалась. Затем происходит вторая волна образования пыли, вовлекающая выброшенный материал из сверхновой. Здесь частицы пыли массивны - одна тысячная миллиметра в диаметре - что делает их устойчивыми к любым последующим ударным волнам.
«Когда звезда взрывается, ударная волна ударяется о плотное газовое облако, словно кирпичная стена. Все это в газообразной форме и невероятно горячее, но когда извержение попадает на «стенку», газ сжимается и охлаждается примерно до 2000 градусов », - сказал Галл. «При такой температуре и плотности элементы могут зародиться и образовать твердые частицы. Мы измерили зерна пыли размером около одного микрона (тысячную доли миллиметра), что является большим для космических частиц пыли. Они настолько велики, что могут пережить свое дальнейшее путешествие в галактику ».
Если производство пыли в SN2010jl продолжит следовать наблюдаемой тенденции, то через 25 лет после взрыва сверхновой общая масса пыли будет иметь половину массы Солнца.
Результаты были опубликованы в журнале Nature и доступны для скачивания здесь. Пресс-релиз Института Нильса Бора и пресс-релиз ESO также доступны.
