Forskere opdager kosmiske støvstorme fra Type 1a supernova

Kosmisk støv – som støv på Jorden – omfatter grupperinger af molekyler, der er kondenseret og klæbet sammen i et korn. Men den nøjagtige natur af støvskabelse i universet har længe været et mysterium. Nu har et internationalt hold af astronomer fra Kina, USA, Chile, Storbritannien, Spanien osv. imidlertid gjort en betydelig opdagelse ved at identificere en hidtil ukendt kilde til støv i universet:en Type 1a supernova, der interagerer med gas fra omgivelserne.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Nature Astronomy den 9. februar og blev ledet af prof. Wang Lingzhi fra South America Center for Astronomy of the Chinese Academy of Sciences.

Supernovaer har været kendt for at spille en rolle i støvdannelsen, og til dato er støvdannelse kun set i kerne-kollaps supernovaer - eksplosionen af ​​massive stjerner. Da kernekollaps-supernovaer ikke forekommer i elliptiske galakser, er naturen af ​​støvdannelse i sådanne galakser forblevet uhåndgribelig.

Disse galakser er ikke organiseret i et spiralmønster som vores Mælkevej, men er gigantiske sværme af stjerner. Denne undersøgelse viser, at termonukleare Type 1a supernovaer, eksplosionen af ​​hvide dværgstjerner i binære systemer med en anden stjerne, kan tegne sig for en betydelig mængde støv i disse galakser.

Forskerne overvågede en supernova, SN 2018evt, i over tre år ved hjælp af rumbaserede faciliteter som NASAs Spitzer Space Telescope og NEOWISE-missioner, jordbaserede faciliteter som Las Cumbres Observatorys globale netværk af teleskoper og andre faciliteter i Kina, Sydamerika, og Australien. De fandt ud af, at supernovaen løb ind i materiale, der tidligere var blevet kastet af en eller begge stjerner i binærsystemet, før den hvide dværgstjerne eksploderede, og supernovaen sendte en chokbølge ind i denne allerede eksisterende gas.

I løbet af mere end tusind dages overvågning af supernovaen bemærkede forskerne, at dens lys begyndte at dæmpe brat i de optiske bølgelængder, som vores øjne kan se, og derefter begyndte at lyse kraftigere i infrarødt lys. Dette var et tegn på, at der blev dannet støv i den cirkumstellare gas, efter at den var afkølet efter supernova-chokbølgen, der passerede gennem den.

"Oprindelsen af ​​kosmisk støv har længe været et mysterium. Denne undersøgelse markerer den første påvisning af en betydelig og hurtig støvdannelsesproces i den termonukleære supernova, der interagerer med circumstellar gas," sagde prof. Wang, førsteforfatter af undersøgelsen.

Undersøgelsen vurderede, at en stor mængde støv må være blevet skabt af denne ene supernovabegivenhed - en mængde svarende til mere end 1 % af solens masse. Når supernovaen afkøles, bør mængden af ​​dannet støv stige, måske tidoblet. Selvom disse støvfabrikker ikke er så talrige eller effektive som kernekollaps-supernovaer, kan der være nok af disse termonukleære supernovaer, der interagerer med deres omgivelser, til at være en væsentlig eller endda dominerende kilde til støv i elliptiske galakser.

"Denne undersøgelse giver indsigt i termonukleære supernovaers bidrag til kosmisk støv, og flere sådanne begivenheder kan forventes at blive fundet i James Webb Space Telescope (JWST) æra," sagde prof. Wang Lifan fra Texas A&M University, en medførsteforfatter af undersøgelsen. Webb-teleskopet ser infrarødt lys, der er perfekt til detektering af støv.

"Skabelsen af ​​støv er bare gas, der bliver kold nok til at kondensere," sagde professor Andy Howell fra Las Cumbres Observatory og University of California Santa Barbara. Howell er den primære efterforsker af Global Supernova Project, hvis data blev brugt i undersøgelsen. "En dag vil støvet kondensere til planetesimaler og i sidste ende planeter. Dette er skabelse, der starter på ny i kølvandet på stjernernes død. Det er spændende at forstå endnu et led i kredsen af ​​liv og død i universet."

Flere oplysninger: Nydannet støv i det cirkumstellare miljø af SN Ia-CSM 2018evt, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02197-9. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2310.14874

Journaloplysninger: arXiv , Naturastronomi

Leveret af Chinese Academy of Sciences