L'universo è pieno di polvere cosmica. I pianeti si formano in vorticose nuvole di polvere attorno a una giovane stella; Le viuzze della polvere nascondono stelle più distanti nella Via Lattea sopra di noi; E l'idrogeno molecolare si forma sui grani di polvere nello spazio interstellare.
Anche la fuliggine di una candela è molto simile alla polvere di carbonio cosmica. Entrambi sono costituiti da silicati e granuli di carbonio amorfo, anche se i granuli di dimensioni nella fuliggine sono 10 o più volte più grandi delle dimensioni di grani tipiche nello spazio.
Ma da dove viene la polvere cosmica?
Un gruppo di astronomi è stato in grado di seguire la polvere cosmica creata a seguito di un'esplosione di una supernova. La nuova ricerca non solo mostra che i granelli di polvere si formano in queste enormi esplosioni, ma che possono anche sopravvivere alle successive onde d'urto.
Le stelle inizialmente assorbono la loro energia fondendo l'idrogeno nell'elio in profondità all'interno dei loro nuclei. Ma alla fine una stella finirà il carburante. Dopo una fisica leggermente disordinata, il nucleo contratto della stella inizierà a fondere l'elio in carbonio, mentre un guscio sopra il nucleo continua a fondere l'idrogeno nell'elio.
Il modello continua per stelle di massa medio-alta, creando strati di differenti bruciature nucleari attorno al nucleo della stella. Quindi il ciclo di nascita e morte delle stelle ha costantemente prodotto e disperso elementi più pesanti nel corso della storia cosmica, fornendo le sostanze necessarie per la polvere cosmica.
"Il problema è stato che, anche se i granelli di polvere composti da elementi pesanti si formassero nelle supernove, l'esplosione delle supernova è così violenta che i granelli di polvere potrebbero non sopravvivere", ha detto il coautore Jens Hjorth, capo del Centro di cosmologia oscura al Niels Bohr Istituto in un comunicato stampa. "Ma esistono grani cosmici di dimensioni significative, quindi il mistero è stato come si sono formati e sono sopravvissuti alle successive onde d'urto."
Il team guidato da Christa Gall ha utilizzato il Very Large Telescope dell'ESO all'Osservatorio del Paranal nel nord del Cile per osservare una supernova, soprannominata SN2010jl, nove volte nei mesi successivi all'esplosione e per la decima volta 2,5 anni dopo l'esplosione. Hanno osservato la supernova in lunghezze d'onda sia visibili che vicine all'infrarosso.
SN2010jl era 10 volte più luminoso della supernova media, rendendo la stella che esplode 40 volte la massa del Sole.
"Combinando i dati delle nove prime serie di osservazioni siamo stati in grado di effettuare le prime misurazioni dirette di come la polvere attorno a una supernova assorbe i diversi colori della luce", ha affermato l'autore principale Christa Gall dell'Università di Aarhus. "Questo ci ha permesso di scoprire di più sulla polvere di quanto fosse possibile prima."
I risultati indicano che la formazione di polvere inizia subito dopo l'esplosione e continua per un lungo periodo di tempo.
La polvere inizialmente si forma nel materiale che la stella ha espulso nello spazio anche prima che esplodesse. Quindi si verifica una seconda ondata di formazione di polvere, che coinvolge materiale espulso dalla supernova. Qui i granelli di polvere sono enormi, con un millesimo di millimetro di diametro, che li rendono resistenti alle onde d'urto successive.
“Quando la stella esplode, l'onda d'urto colpisce la densa nuvola di gas come un muro di mattoni. È tutto sotto forma di gas e incredibilmente caldo, ma quando l'eruzione colpisce il "muro" il gas viene compresso e si raffredda fino a circa 2000 gradi ", ha detto Gall. “A questa temperatura e densità gli elementi possono nucleare e formare particelle solide. Abbiamo misurato grani di polvere grandi quanto circa un micron (un millesimo di millimetro), che è grande per i grani di polvere cosmica. Sono così grandi che possono sopravvivere al loro successivo viaggio nella galassia. "
Se la produzione di polvere in SN2010jl continua a seguire la tendenza osservata, entro 25 anni dall'esplosione della supernova, la massa totale di polvere avrà metà della massa del Sole.
I risultati sono stati pubblicati su Nature e sono disponibili per il download qui. Sono inoltre disponibili il comunicato stampa del Niels Bohr Institute e il comunicato stampa dell'ESO.
