Vesmír přetéká kosmickým prachem. Planety se tvoří ve vířících oblacích prachu kolem mladé hvězdy; Prachové pruhy skrývají vzdálenější hvězdy v Mléčné dráze nad námi; A molekulární vodík se tvoří na prachových zrn v mezihvězdném prostoru.
Dokonce i saze ze svíčky jsou velmi podobné kosmickému uhlíkovému prachu. Obě sestávají z křemičitanových a amorfních uhlíkových zrn, ačkoli zrna o velikosti v saze jsou 10 nebo vícekrát větší než typické velikosti zrn v prostoru.
Ale odkud vesmírný prach pochází?
Skupina astronomů byla schopna sledovat vesmírný prach vznikající v důsledku výbuchu supernovy. Nový výzkum nejen ukazuje, že se při těchto masivních výbuchech tvoří prachová zrna, ale že mohou také přežít následující rázové vlny.
Hvězdy zpočátku odebírají svou energii tím, že fúzují vodík do helia hluboko v jejich jádrech. Ale nakonec dojde palivo do hvězdy. Po mírně chaotické fyzice začne smluvní jádro hvězdy fúzovat hélium na uhlí, zatímco skořápka nad jádrem pokračuje v tavení vodíku do helia.
Vzor pokračuje pro hvězdy střední až vysoké hmotnosti a vytváří kolem jádra hvězdy vrstvy různého jaderného spalování. Cyklus zrození a smrti hvězd tedy neustále produkoval a rozptýlil více těžkých prvků v celé kosmické historii a poskytoval látky nezbytné pro kosmický prach.
"Problém byl v tom, že i když se v supernovách budou tvořit prachová zrna složená z těžkých prvků, výbuch supernov je tak prudký, že zrna prachu nemusí přežít," řekl spoluautor Jens Hjorth, vedoucí temného kosmetického centra v Niels Bohr Institut v tiskové zprávě. "Ale existují velká kosmická zrna, takže záhadou bylo, jak se formují a přežily následující rázové vlny."
Tým vedený Christou Gallem použil velmi velký dalekohled ESO na observatoře Paranal v severním Chile k pozorování supernovy, dabované SN2010jl, devětkrát v měsících po výbuchu a po desáté 2,5 roku po výbuchu. Pozorovali supernovu ve viditelných i infračervených vlnových délkách.
SN2010jl byl desetkrát jasnější než průměrná supernova, takže explodující hvězda byla 40krát větší než Slunce.
"Kombinací dat z devíti prvních sad pozorování jsme byli schopni provést první přímá měření toho, jak prach kolem supernovy absorbuje různé barvy světla," řekla hlavní autorka Christa Gall z Aarhus University. "To nám umožnilo zjistit více o prachu, než tomu bylo dříve."
Výsledky ukazují, že tvorba prachu začíná brzy po výbuchu a pokračuje po dlouhou dobu.
Prach se zpočátku vytváří v materiálu, který hvězda vypuzuje do vesmíru ještě předtím, než explodovala. Pak nastane druhá vlna tvorby prachu, která zahrnuje vypuzený materiál ze supernovy. Zde jsou prachová zrna obrovská - tisícina milimetru v průměru - takže jsou odolná vůči všem následujícím rázovým vlnám.
"Když hvězda exploduje, rázová vlna dopadne na hustý oblak plynu jako cihlová zeď." Je to všechno ve formě plynu a neuvěřitelně horké, ale když erupce zasáhne „zeď“, plyn se stlačí a ochladí na přibližně 2 000 stupňů, “řekl Gall. "Při této teplotě a hustotě mohou elementy nukleace a tvořit pevné částice. Měřili jsme prachová zrna tak velká, jako je kolem jednoho mikronu (tisícina milimetru), což je velké pro zrna kosmického prachu. Jsou tak velké, že mohou přežít svou další cestu ven do galaxie. “
Pokud bude produkce prachu v SN2010jl pokračovat v pozorovaném trendu, bude do 25 let po výbuchu supernovy mít celková hmotnost prachu polovinu hmotnosti Slunce.
Výsledky byly publikovány v Nature a jsou k dispozici ke stažení zde. K dispozici je také tisková zpráva Niels Bohr Institute a tisková zpráva ESO.
