Damm finns överallt - inte bara på vinden eller under sängen, men också i yttre rymden. Till astronomer, damm kan vara en olägenhet genom att blockera ljuset från avlägsna stjärnor, eller det kan vara ett verktyg för att studera vårt universums historia, galax, och solsystemet.

Till exempel, astronomer har försökt förklara varför vissa nyligen upptäckte avlägsna, men ung, galaxer innehåller massiva mängder damm. Dessa observationer indikerar att supernovor av typ II – explosioner av stjärnor som är mer än tio gånger så massiva som solen – producerar rikliga mängder damm, men hur och när de gör det är inte väl förstådd.

Nytt arbete från ett team av Carnegie kosmokemister publicerat av Vetenskapliga framsteg rapporterar analyser av kolrika stoftkorn utvunna från meteoriter som visar att dessa korn har bildats i utflöden från en eller flera supernovor av typ II mer än två år efter att stamstjärnorna exploderade. Detta damm blåste sedan ut i rymden för att så småningom införlivas i nya stjärnsystem, inklusive i detta fall, våra egna.

Forskarna – ledda av postdoktorn Nan Liu, tillsammans med Larry Nittler, Conel Alexander, och Jianhua Wang från Carnegies Department of Terrestrial Magnetism—kom till sin slutsats inte genom att studera supernovor med teleskop. Snarare, de analyserade mikroskopisk kiselkarbid, Sic, dammkorn som bildades i supernovor för mer än 4,6 miljarder år sedan och som fångades i meteoriter när vårt solsystem bildades från askan från galaxens tidigare generationer av stjärnor.

Vissa meteoriter har varit kända i decennier för att innehålla ett register över de ursprungliga byggstenarna i solsystemet, inklusive stjärnstoftkorn som bildats i tidigare generationer av stjärnor.

"Eftersom dessa presolära korn bokstavligen är stjärndamm som kan studeras i detalj i laboratoriet, " förklarade Nittler, "de är utmärkta sonder för en rad astrofysiska processer."

För denna studie, teamet satte sig för att undersöka tidpunkten för bildandet av supernovadamm genom att mäta isotoper – versioner av element med samma antal protoner men olika antal neutroner – i sällsynta presolära kiselkarbidkorn med sammansättningar som indikerar att de bildades i supernovor av typ II.

Vissa isotoper gör det möjligt för forskare att fastställa en tidsram för kosmiska händelser eftersom de är radioaktiva. I dessa fall, antalet neutroner som finns i isotopen gör den instabil. För att få stabilitet, det frigör energiska partiklar på ett sätt som ändrar antalet protoner och neutroner, omvandla det till ett annat element.

Carnegie-teamet fokuserade på en sällsynt isotop av titan, titan-49, eftersom denna isotop är produkten av radioaktivt sönderfall av vanadin-49 som produceras under supernovaexplosioner och omvandlas till titanium-49 med en halveringstid på 330 dagar. Hur mycket titan-49 som införlivas i ett supernovastoftkorn beror alltså på när säden bildas efter explosionen.

Att använda en toppmodern masspektrometer för att mäta titanisotoperna i supernova SiC-korn med mycket bättre precision än vad som kunde uppnås av tidigare studier, teamet fann att kornen måste ha bildats minst två år efter att deras massiva moderstjärnor exploderade.

Eftersom presolära supernova -grafitkorn på många sätt är isotopiskt lik SiC -kornen, teamet hävdar också att den försenade bildningstidpunkten gäller generellt för kolrikt supernovadamm, i linje med några nyare teoretiska beräkningar.

"Denna dammbildningsprocess kan ske kontinuerligt i flera år, med damm som sakta byggs upp med tiden, som stämmer överens med astronomens observationer av olika mängder damm som omger platserna för stjärnexplosioner, " tillade huvudförfattaren Liu. "När vi lär oss mer om källorna till damm, vi kan få ytterligare kunskap om universums historia och hur olika stjärnobjekt inom det utvecklas."