Kosmisk støv fra supernovaer antyder, hvordan stjerner fødes

Ny forskning opdagede stærk polarisering fra en ung supernova-rest. Det gav uafhængige og solide beviser for, at det kosmiske støv i det tidlige univers blev dannet i supernovaer. Selvom det er rigtigt, at supernovaer udstøder og ødelægger kosmisk støv, tyder infrarøde observationer nu på, at støvet er dannet på et tidligt stadium af en supernova. SOFIA HAWC+ (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy High-Resolution Airborne Wideband Camera Plus) Bånd D-observationer af den unge supernova-rest (SNR) Cassiopeia A (Cas A) viser høj polarisering på 5-30 % niveau. Denne polarisering indikerer:

• Polariseret støvemission detekteret i fjern-infrarødt hører til SNR, og supernovaer er producenter af en stor masse støv (nogle papirer, herunder i Naturen , har angivet, at støvet kun er fra skyerne i sigtelinjen, og at der ikke er koldt støv i Cas A)
• Nydannede støvkorn i supernovaer er store og aflange snarere end sfæriske
• Silikatkorn er det dominerende støv, der har så stærk polarisering
• Supernovaer er vigtige støvkilder i det tidlige univers

Dr. Jeonghee Rho, en forsker ved SETI Institute og hovedforfatteren af ​​denne forskning, sagde, at den polariserede støvemission tilhører SNR Cas A og ikke er tilfældig interstellar emission. Det er vanskeligt at studere fjerninfrarøde emissioner, da det er overalt på himlen. At søge efter emissioner forbundet med supernovaer svarer til at finde en nål i høstakken. Polarisationsobservationer kaster nyt lys over det.

Forskningen er et samarbejde med kandidatstuderende, hr. Aravind Ravi, og andre videnskabsmænd ved University of Texas, Arlington, og samarbejdspartnere er på University of College London og Cardiff University i U. K., Gent University i Belgien, Max Planck Institute i Tyskland og Korean Astronomy and Space Science Institute i Sydkorea.

Cassiopeia A er en relativt ung SNR beliggende i stjernebilledet Cassiopeia og cirka 11.000 lysår væk fra Jorden, og dens lys nåede sandsynligvis først Jorden omkring 1671 e.Kr. Det er også et velundersøgt SNR, hvilket gør det til et ideelt observationsmål. SOFIAs HAWC+ er et fjern-infrarødt kamera og billeddannelsespolarimeter, der tillader total og polariseret flux-billeddannelse i fem bredbåndsbølgelængder. Polarisationskortet af Cas A blev udført ved 154 mikron (bånd D). Ved at observere med dette instrument håbede forskerne at lære:

• Hvordan flyder magnetfeltet?
• Hvilken type støvkorn findes der?
• Hvor store er støvkornene?
• Hvilke former har støvkornene?
• Hvordan flugter støvet med magnetfeltet?

Ved at forstå støvkornenes egenskaber kan forskerne bedre forstå historien om stjernedannelse og universets udvikling. For ikke at forveksle med støvkaniner, der gemmer sig under senge, består kosmisk støv af sten og er lavet af elementer som kulstof, og i dette tilfælde hovedsageligt silikat, og spiller en rolle i, hvordan stjerner og planeter dannes. Teoretiske modeller har tidligere vist, at støvdannelse i supernovaer kunne forklare tilstedeværelsen af ​​støv i det tidlige univers. Det store spørgsmål var, om der ville være tegn på, at der skulle dannes tilstrækkelige mængder støv.

SOFIAs polarisering i Cas A, der kombinerer Spitzer- og Herschel-billeder, indebærer et estimat af et magnetfelt på cirka 100 milli-Gauss. Det placerer Cas A som en af ​​de stærkeste magnetfeltkilder. Kornjusteringen i supernova-ejecta sker med magnetfelterne, og støvpolarisering kan pålideligt spore magnetfeltet.

Observationen viste, at silikatstøvkorn er de dominerende korn i Cas A. Dette resultat er meningsfuldt, fordi overlevelsesraten for silikatstøv er højere end for andre typer støv, så der er stadig tilstrækkeligt med støv bag det omvendte stød. Andre tilstedeværende korn kunne være jernholdigt støv, men yderligere bølgelængdeobservationer eller simuleringer vil give større forståelse.

Den store mængde støv fra de polariserede områder af SNR viser, at supernovaer er den betydelige støvproducent i det tidlige univers. Støvmassen fra det polariserede område (f.eks. eksklusive den vestlige del) er stadig to tiendedele af solmassen. Tidligere blev det gjort ved hjælp af dekonvolution af spektre. Disse data er en uafhængig bekræftelse af, at støvproduktion fra supernovaer er vigtig som støvproducenter i det tidlige univers.

"Det er skuffende, at SOFIA-missionen er ved at være slut, når vi ser spændende resultater som dette," sagde vicedirektør for SOFIA Science Mission Operations, Bernhard Schulz. "Der er i øjeblikket ingen plan for endnu et langt infrarødt observatorium, så hele astronomiområdet vil blive påvirket."

Dette arbejde bringer os tættere på at forstå processer i det tidlige univers, der fører til stjerne- og planetdannelse. Ved at studere kornene dybere med James Webb-rumteleskopet håber forskerne at forstå støvsammensætningen bedre. + Udforsk yderligere

Det magnetiske felt i Mælkevejens filamentære knogle G47