Kosmiskt stoft – som damm på jorden – består av grupperingar av molekyler som har kondenserats och fastnat i ett korn. Men den exakta naturen av dammskapande i universum har länge varit ett mysterium. Nu har dock ett internationellt team av astronomer från Kina, USA, Chile, Storbritannien, Spanien, etc., gjort en betydande upptäckt genom att identifiera en tidigare okänd källa till damm i universum:en supernova av typ 1a som interagerar med gas från omgivningen.
Studien publicerades i Nature Astronomy den 9 februari och leddes av prof. Wang Lingzhi från South America Center for Astronomy vid den kinesiska vetenskapsakademin.
Supernovor har varit kända för att spela en roll i dammbildning, och hittills har dammbildning bara setts i kärnkollapssupernovor - explosionen av massiva stjärnor. Eftersom kärnkollapssupernovor inte förekommer i elliptiska galaxer, har naturen av dammbildning i sådana galaxer förblivit svårfångad.
Dessa galaxer är inte organiserade i ett spiralmönster som vår Vintergatan utan är gigantiska svärmar av stjärnor. Denna studie visar att termonukleära supernovor av typ 1a, explosionen av vita dvärgstjärnor i binära system med en annan stjärna, kan stå för en betydande mängd damm i dessa galaxer.
Forskarna övervakade en supernova, SN 2018evt, i över tre år med hjälp av rymdbaserade anläggningar som NASA:s Spitzer Space Telescope och NEOWISE-uppdrag, markbaserade anläggningar som Las Cumbres Observatorys globala nätverk av teleskop och andra anläggningar i Kina, Sydamerika, och Australien. De fann att supernovan sprang in i material som tidigare kastats av en eller båda stjärnorna i binärsystemet innan den vita dvärgstjärnan exploderade, och supernovan skickade en chockvåg in i denna redan existerande gas.
Under mer än tusen dagars övervakning av supernovan märkte forskarna att dess ljus började dämpas brant i de optiska våglängder som våra ögon kan se och sedan började lysa starkare i infrarött ljus. Detta var ett tecken på att damm skapades i den cirkumstellära gasen efter att den svalnat efter supernovachockvågen som passerade genom den.
"Ursprunget till kosmiskt stoft har länge varit ett mysterium. Denna studie markerar den första upptäckten av en betydande och snabb dammbildningsprocess i den termonukleära supernovan som interagerar med cirkumstellär gas", säger prof. Wang, första författare till studien.
Studien uppskattade att en stor mängd damm måste ha skapats av denna ena supernovahändelse - en mängd lika med mer än 1% av solens massa. När supernovan svalnar bör mängden damm som skapas öka, kanske tiodubblas. Även om dessa dammfabriker inte är lika många eller effektiva som kärnkollapssupernovor, kan det finnas tillräckligt många av dessa termonukleära supernovor som interagerar med sin omgivning för att vara en betydande eller till och med dominerande dammkälla i elliptiska galaxer.
"Denna studie ger insikter om bidraget från termonukleära supernovor till kosmiskt stoft, och fler sådana händelser kan förväntas hittas under James Webb Space Telescope (JWST)," säger prof. Wang Lifan från Texas A&M University, en medförsta författare till studien. Webb-teleskopet ser infrarött ljus som är perfekt för att upptäcka damm.
"Skapandet av damm är bara gas som blir tillräckligt kall för att kondensera", säger Prof. Andy Howell från Las Cumbres Observatory och University of California Santa Barbara. Howell är huvudutredare för Global Supernova Project vars data användes i studien. "En dag kommer det stoftet att kondensera till planetesimaler och i slutändan planeter. Detta är skapandet som börjar på nytt i stjärndödens kölvatten. Det är spännande att förstå en annan länk i cirkeln av liv och död i universum."
Mer information: Nybildat damm i den cirkumstellära miljön av SN Ia-CSM 2018evt, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02197-9. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2310.14874
Journalinformation: arXiv , Naturastronomi
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
