Kép jóváírása: Hubble
A Nature folyóiratban megjelent új cikk segít régóta rejtélyt rendezni az univerzum legkorábbi szilárd részecskéivel kapcsolatban. Forró port találtak a múltban, de a hidegebb por nagyrészt láthatatlan volt - eddig. Úgy tűnik, hogy a szupernóvák rendkívül hatékonyan előállítják a port, amely később bolygót, sziklákat és embereket képez.
Most fedeztük fel, hogy néhány szupernóva rossz szokásokkal rendelkezik - hatalmas mennyiségű füstöt bocsát ki ki, amelyet kozmikus pornak is neveznek. Ez megoldja a régóta fennálló rejtélyt a kozmikus por eredetével kapcsolatban, és arra utal, hogy a csillagok felrobbanó szupernóvák felelősek az univerzumban előforduló első szilárd részecskék előállításáért.
A miniszterelnök gyanúsít
A szupernóvák a csillagok életének végén heves robbanások. Ilyen körülbelül 50 évente fordul elő a galaxisunkban, és két fő típusa van - Ia és II. A II. Típus nagyon hatalmas csillagok robbanása, amelyek tömege meghaladja a Nap tömegének nyolcszorosát (Msun). Ezek a csillagok „gyorsan élnek - fiatalokként halnak meg”, hidrogén- és hélium-tüzelőanyagukat felhasználva csak néhány millió év alatt, több ezerszer gyorsabban, mint a Nap az ég. Amikor az üzemanyag-ellátás kimerült, a csillagnak nehezebb és nehezebb elemeket kell égnie, amíg végül nem képes többé megtenni életét, a csillag belső részei összeomlanak, hogy egy neutroncsillagot vagy Fekete lyukat képezzenek, és a külső részek behajtottak a kataklizmában szupernóvának hívunk. A hatalmas robbanás a környező gázt egy héjává söpri, amely röntgen-, optikai és rádióhullámhosszon világít, és sokkhullámokat továbbít a galaxison keresztül. A szupernóvák több energiát bocsátanak ki egy pillanat alatt, mint amennyit a Nap termel az egész élettartama alatt. Ha a legközelebbi hatalmas csillag, Betelgeuse az Orion csillagképben szupernóva lenne, akkor (rövid ideig) világosabb lenne, mint a telihold.
A kozmikus füstképernyő
A csillagközi por szilárd anyag apró részecskéiből áll, amelyek a csillagok közötti térben lebegnek - tipikusan a cigarettafüst méretével. Ez nem ugyanaz, mint a por, amelyet takarítunk meg házunkban, és valójában a Föld egy hatalmas kozmikus por! Feladata a csillagokból és galaxisokból származó összes fény mintegy felének blokkolása, és mélyen befolyásolja az Univerzumra vonatkozó nézetet. Ennek a "poros" felhőnek ezüst bélése van, mivel a csillagászok "láthatják" az ellopott csillagfényt sugárzó port speciális kamerákkal, amelyek hosszabb hullámhosszon működnek, az infravörös (IR: 10 - 100 mikron) és a félmilliméter ( sub-mm: 0,3 - 1 mm) az elektromágneses spektrum része. Az egyik ilyen kamera neve SCUBA, és a James Clerk Maxwell távcsövén található Hawaii-ban. A SCUBA egy Egyesült Királyságban épített eszköz, amely érzékeli a fényhullámokat a sub-mm hullámhosszon és képes a port látni ott, ahol a legtávolabbi csillagok és galaxisok találhatók.
Poros kezdet
A SCUBA-val végzett legutóbbi megfigyelések kimutatták, hogy ha a világegyetem jelenlegi korszakának csak a 10-edik része volt, jóval azelőtt, hogy a Föld és a Naprendszer kialakult volna, hatalmas mennyiségű por létezik a galaxisokban és kvazárokban. Ennek a pornak a távoli világegyetemben való jelenléte nagy hatással van arra, amit a csillagászok képesek látni óriási optikai távcsöveikkel, mivel korlátozza a távoli galaxisból elmenekülő és a Földön látható csillagfény mennyiségét.
A csillagászok számára nagy meglepetés volt, hogy oly sok szilárd részecske volt az Univerzumban olyan csillagászoknak, mert azt hitték, hogy a por elsősorban hideg szélben képződik vörös óriáscsillagokból életük végére. Mivel hosszú idő szükséges ahhoz, hogy a csillag elérje evolúciójának ezt a szakaszát (a Nap körülbelül 9 milliárd évet vesz igénybe), egyszerűen nem volt elég idő ahhoz, hogy ilyen sok por keletkezzen.
„A port a kozmikus szőnyeg alatt söpörték le - évek óta a csillagászok kellemetlenségnek tartják, mert elrejti a fényt a csillagoktól. De aztán rájöttünk, hogy a Világegyetem szélén, a legkorábbi csillagokban és galaxisokban por található, és rájöttünk, hogy tudatlanok vagyunk még annak alapvető eredetére sem. ”- magyarázta Dr. Dunne.
A szupernóvák nagy mennyiségű nehéz elemet is előállítanak, mint például a szén és az oxigén, és ezeket dobják ki csillagközi térbe. Ezek az elemek alkotják testünket, és mivel ők szintén alkotóelemek, amelyek képezik a pormagvakat, a szupernóvák már régóta elsőszámú gyanúsítottak a kozmikus por eredetének rejtélyében. Mivel csak néhány millió évbe telik a legtömegebb csillagok élettartama végének felrobbanása és szupernóvákként felrobbanása, elegendő gyorsan képesek a porképzésre, hogy megmagyarázzák a korai világegyetemben látott eseményeket. A csapat munkájáig azonban csak apró mennyiségű port találtak a szupernóvákban - a csillagászok dohányzó pisztolyt hagytak, de nem „füstöltek”
Haley Morgan, a Cardiff doktori hallgatója azt mondta: "Ha a szupernóvák hatékony por" gyárak "lennének, akkor mindegyik többet termelne, mint a Nap tömege porban."
„Ahogy a hatalmas csillagok csillagászati szabványok alapján egy pillanat alatt szupernóvákká válnak, könnyen megmagyarázhatják, hogy miért jelenik meg a korai világegyetem olyan porosnak.” - tette hozzá Dr. Rob Ivison az Edinburgh-i Királyi Obszervatóriumból.
Supernova Sleuths
A Cardiff és az Edinburgh csapat a SCUBA segítségével kereste a por kibocsátását a közelmúltbeli szupernóva maradványaiban. A Cassiopeia A egy szupernóva maradványa, amely körülbelül 320 évvel ezelőtt történt. A Cassiopeia csillagképben fekszik, 11 000 fényévnyire a Földtől, és körülbelül 10 fényév van. A Cas A a legfényesebb rádióforrás az égen, így sokféle hullámhosszon tanulmányozható az optikai és a röntgen sugarak között. Az alábbi képek Cas A-t mutatnak röntgen, optikai, infravörös és rádióképességben. A röntgen sugara az igazán forró gázt követi (10 millió Kelvin fok), a többi hullámhossz pedig az anyag nyomát követi: 10 ezer fok (optikai), a forró por 100 K (IR) és a nagy energiájú elektronok (rádió) mellett.
Noha a csillagászok évtizedek óta keresik a port a szupernóva maradványaiban, olyan eszközöket használtak, amelyek csak a meglehetősen meleg porokat tudták kimutatni, például a fenti ISO infravörös képen. A SCUBA itt azzal az előnnyel rendelkezik, hogy képes látni a nagyon hideg port, és ez azért van, mert hosszabb alatti hullámhosszon működik.
"Ugyanúgy, ahogy csak egy vas póker izzó, amikor tűzben volt, akkor csak az infravörös kamerákkal láthatja el a port, ha melegebb körülbelül 25 Kelvin, de a SCUBA akkor is láthatja, ha hidegebb is." magyarázta Dr. Steve Eales, a Cardiff Egyetem asztrofizikai olvasója.
Hideg kemény bizonyítékok
A SCUBA nagy mennyiségű port talált a Cas A maradványában, 1-4-szerese a Nap tömegének! Ez több mint 1000-szer több, mint amit korábban láttak. Ez azt jelenti, hogy a Cas A nagyon hatékonyan hozta létre a port a rendelkezésre álló elemekből. A por hőmérséklete nagyon alacsony, csupán 18 Kelvin (-257 Celsius fok), és ez az oka annak, hogy még soha nem láttak. Az alábbiakban a Cas A két submm mm-es képe látható, 850 és 450 mikronon, SCUBA-val. Láthatjuk, hogy a bal oldali kép kicsit úgy néz ki, mint a fenti rádió, és ez azért van, mert a nagy energiájú elektronok, amelyek a rádió képet képezik, energiájuk egy részét is kissé rövidebb hullámhosszon bocsátják ki - 850 mikronnál szennyezik a sub mm-es emissziót. A középső kép 450 mikronon van, ahol a szennyeződés sokkal alacsonyabb, tehát ennek a kibocsátásnak a nagy része a hideg porból származik. Ha eltávolítjuk a szennyeződést, eltérő képet kapunk (jobbra). Az összes por a maradék alsó felén látható, és a két al-mm kép sokkal hasonlít!
850 mikron rádiószennyezés nélkül
"A rejtvény az, hogy a por mennyire hideg maradhat, amikor tudjuk, hogy a kibocsátott röntgen sugárzásnak több mint egymillió fok van gázja" - kommentálta Mike Edmunds, a Fizikai és Csillagászati Intézet vezetője. Cardiff.
A pornak más tulajdonságai vannak, mint a Tejút és más galaxisok „mindennapi” porának - jobb, ha a „sub-mm” -ben „ragyog”, talán azért, mert még mindig nagyon fiatal és viszonylag tiszta. Ha minden szupernóva ilyen hatékonyan előállítja a port, akkor ezek lennének a legnagyobb por-„gyárak” a Galaxisban. A dohányzó szupernóvák megoldást nyújtanak a korai világegyetemben látható hatalmas pormennyiség rejtélyéhez.
"Ezek a megfigyelések ijesztő pillantást adnak nekünk az univerzum első szilárd részecskéinek létrehozásáról" - mondta Haley Morgan.
Eredeti forrás: Cardiff University Egyetemi Sajtóközlemény
