Kuvahyvitys: Hubble
Nature-lehdessä julkaistu uusi artikkeli auttaa ratkaisemaan pitkäaikaisen mysteerin universumin varhaisimmista kiinteistä hiukkasista. Kuumaa pölyä oli löydetty aiemmin, mutta kylmempi pöly oli pääosin näkymätöntä - tähän asti. Näyttää siltä, että supernoovat ovat erittäin tehokkaita tuottamaan pölyä, joka myöhemmin muodostaa planeettoja, kiviä ja ihmisiä.
Olemme juuri huomanneet, että joillakin supernovoilla on huonoja tapoja - he karkottavat valtavia määriä savua, joka tunnetaan nimellä kosminen pöly. Tämä ratkaisee pitkäaikaisen mysteerin kosmisen pölyn alkuperästä ja viittaa siihen, että supernoovat, jotka räjähtävät tähdet, olivat vastuussa ensimmäisten kiinteiden hiukkasten tuotannosta maailmankaikkeudessa.
Pääministeri epäilee
Supernovat ovat tähtien väkivaltaisia räjähdyksiä, jotka tapahtuvat elämänsä lopussa. Niitä esiintyy noin 50 vuoden välein galaksissamme ja niitä on kahta päätyyppiä - tyyppi Ia ja II. Tyyppi II on erittäin massiivisten tähtien räjähdykset, joiden massa on yli kahdeksankertainen auringon (Msun) massaan. Nämä tähdet elävät nopeasti - kuole nuorena - käyttävät vetyä ja heliumpolttoainetta vain muutamassa miljoonassa vuodessa, tuhansia kertoja nopeammin kuin aurinko polttaa sen polttoaineena. Kun polttoaineen määrä on loppunut, tähden on palattava raskaampia ja raskaampia elementtejä, kunnes viimeinkin, kun se ei enää voi enää pitää itsensä hengissä, tähden sisäosat romahtavat muodostaen neutronitähteen tai mustan reiän, ja ulkoosat on käännetty katastrofissa kutsumme supernovaksi. Valtava räjähdys pyyhkäisee ympäröivän kaasun kuoreen, joka paistaa röntgen-, optisen ja radion aallonpituuksilla ja lähettää iskuaallot galaksin läpi. Supernoovat vapauttavat enemmän energiaa yhdessä hetkessä kuin aurinko tuottaa koko elinaikanaan. Jos lähin massiivinen tähti, Betelgeuse Orion-tähdistössä, menisi supernovaan, se olisi (lyhyen aikaa) kirkkaampi kuin täysikuu.
Kosminen savu-näyttö
Tähtienvälinen pöly koostuu pienistä kiinteän aineen hiukkasista, jotka kelluvat tähtien välisessä tilassa - kooltaan tyypillisesti tupakansavu. Se ei ole sama kuin pöly, jonka puhdistamme talomme, ja tosiasiassa, Maa on kosmisen pölyn jättiläinen pala! Se on vastuussa noin puolen tähdet ja galaksit säteilevän valon estämisestä ja vaikuttaa perusteellisesti näkemykseemme maailmankaikkeudesta. Tällä "pölyisellä" pilvellä on kuitenkin hopeavuori, koska tähtitieteilijät voivat "nähdä" varastetun tähtivalon säteilevän pölyn käyttämällä erityisiä kameroita, jotka on suunniteltu toimimaan pitemmillä aallonpituuksilla, infrapuna (IR: 10 - 100 mikronia) ja submillimetri ( sub-mm: 0,3 - 1 mm) osa sähkömagneettisesta spektristä. Yksi tällainen kamera on nimeltään SCUBA, ja se sijaitsee James Clerk Maxwellin teleskoopilla Havaijilla. SCUBA on Yhdistyneessä kuningaskunnassa rakennettu instrumentti, joka havaitsee valoaallot sub-mm aallonpituuksilla ja pystyy näkemään pölyn heti sinne, missä sijaitsevat kauimpana olevat tähdet ja galaksit.
Pölyä alku
Äskettäiset havainnot SCUBA: n kanssa ovat osoittaneet, että galakseissa ja kvaasareissa on valtava määrä pölyä, kun maailmankaikkeus oli vasta 1/10 nykyisestä ajastaan, kauan ennen maapallon ja aurinkokunnan muodostumista. Kaiken tämän pölyn läsnäololla kaukaisessa maailmankaikkeudessa on suuri vaikutus siihen, mitä tähtitieteilijät näkevät jättiläisillä optisilla kaukoputkillaan, koska se rajoittaa tähtivalon määrää, joka voi paeta kaukaisesta galaksista ja nähdä maan päällä.
Se, että maailmankaikkeudessa oli niin paljon kiinteitä hiukkasia niin varhaisessa vaiheessa, oli suuri yllätys tähtitieteilijöille, koska he olivat uskoneet, että pölyä muodostui pääasiassa viileissä tuuleissa punaisista jättilähetyksistä lähellä elämänsä loppua. Koska tähtien saavuttaminen evoluutiovaiheeseen vie kauan (aurinko vie noin 9 miljardia vuotta), ei ole yksinkertaisesti ollut tarpeeksi aikaa, jotta tällä tavoin olisi tehty niin paljon pölyä.
'Pöly on pyyhkäissyt kosmisen maton alle - tähtitieteilijät ovat vuosien ajan hoitaneet sitä haitana tavasta, jolla se piilottaa valon tähtiin. Mutta sitten huomasimme, että maailmankaikkeuden reunalla, varhaisimmissa tähdissä ja galakseissa on pölyä, ja huomasimme, että olimme tietämättömiä edes sen alkuperästä ”, selitti tohtori Dunne.
Supernoovat tuottavat myös suuria määriä raskaita elementtejä, kuten hiiltä ja happea, ja heittävät ne ulos tähtien väliseen avaruuteen. Nämä ovat elementtejä, jotka muodostavat kehomme, ja koska ne ovat myös elementtejä, jotka muodostavat pölyjyviä, supernovat ovat pitkään olleet tärkein epäilty kosmisen pölyn alkuperäsalaisuudessa. Koska massiivisimpien tähteiden elämänsä loppuminen ja räjähtää supernovoina vie vain muutaman miljoonan vuoden, ne voisivat tehdä pölyn riittävän nopeasti selittääkseen varhaisessa maailmankaikkeudessa tapahtuvan. Kuitenkin tämän ryhmän työhön saakka supernovoista oli koskaan löydetty vain pieniä määriä pölyä - jättäen tähtitieteilijöille tupakointipistoolin, mutta ei 'savua'
Cardiffin tohtoriopiskelija Haley Morgan totesi, että "jos supernoovat olisivat tehokkaita pölyn" tehtaita ", ne tuottavat kumpikin enemmän kuin auringon massa pölyssä."
"Kun massiiviset tähdet kehittyvät supernovoiksi silmänräpäyksessä tähtitieteellisten standardien avulla, ne voisivat helposti selittää miksi varhainen maailmankaikkeus näyttää niin pölyiseltä." Lisäsi tohtori Rob Ivison Edinburghin kuninkaallisesta observatoriosta.
Supernova Sleuths
Cardiffin ja Edinburghin joukkue käytti SCUBAa etsiäkseen pölyn päästöjä äskettäisen supernovan jäännöksistä. Cassiopeia A on supernovan jäännös, joka tapahtui noin 320 vuotta sitten. Se sijaitsee Cassiopeian tähdistössä, 11 000 valovuoden päässä maasta ja on noin 10 valovuoden poikki. Cas A on taivaan kirkkain radiolähde, joten sitä tutkitaan hyvin monilla aallonpituuksilla optisesta röntgensäteeseen. Seuraavissa kuvissa näkyy Cas A röntgenkuvissa, optisessa, infrapuna- ja radiosäteessä. Röntgensäteet seuraavat todella kuumaa kaasua (10 miljoonaa Kelvin-astetta), ja muut aallonpituudet jäljittävät materiaalia: 10 tuhatta astetta (optinen), kuumaa pölyä 100 K (IR) ja korkean energian elektroneja (radio).
Vaikka tähtitieteilijät olivat etsineet pölyä supernoovan jäännöksistä vuosikymmenien ajan, he olivat käyttäneet instrumentteja, jotka pystyivät havaitsemaan vain melko lämmin pöly, kuten yllä olevassa ISO-infrapunakuvassa. SCUBA: lla on tässä etuna, koska se pystyy näkemään erittäin kylmää pölyä ja johtuu siitä, että se toimii pidemmillä aallonpituuksilla.
"Samalla tavalla, kuin voit nähdä vain rautaisen pokerihehkua, kun se on ollut tulipalossa, voit nähdä pölyn vain infrapunakameroilla, kun se on lämpimämpi kuin noin 25 kelviniä, mutta SCUBA voi nähdä sen myös kylmempänä" selitti tohtori Steve Eales, astrofysiikan lukija Cardiffin yliopistossa.
Kylmä kova näyttö
SCUBA löysi Cas A -jäännöksestä suuren määrän pölyä, 1-4 kertaa enemmän kuin Auringon massa! Tämä on yli 1000 kertaa enemmän kuin ennen oli nähty. Tämä tarkoittaa, että Cas A oli erittäin tehokas luomaan pölyä käytettävissä olevista elementeistä. Pölyn lämpötila on erittäin matala, vain 18 kelviniä (-257 celsiusastetta), ja tästä syystä sitä ei ollut koskaan ennen nähty. Alla on kaksi sub-mm kuvaa Cas A: sta, joka on 850- ja 450 mikronia SCUBA: lla. Voit nähdä, että vasen kuva näyttää vähän kuin yllä oleva radio, ja tämä johtuu siitä, että radiokuvan muodostavat korkeaenergiaelektronit myös lähettävät osan energiastaan hieman lyhyemmillä aallonpituuksilla - saastuttaen sub mm: n säteilyn 850 mikronilla. Keskimmäinen kuva on 450 mikronia, missä saastuminen on paljon alhaisempi, joten suurin osa tästä päästöstä on peräisin kylmäpölystä. Jos poistamme likaantumisen, saadaan erilainen kuva (oikealla). Kaikki pöly näkyy jäännöksen alaosassa ja kaksi sub-mm-kuvaa näyttävät nyt paljon samanlaiselta!
850 mikronia ilman radiokontaminaatiota
"Palapeli on se, kuinka pöly voi pysyä niin kylmänä, kun tiedämme, että sen lähettämästä röntgensäteilystä on yli miljoonan asteen kaasua." Kommentoi professori Mike Edmunds, fysiikan ja tähtitieteen korkeakoulun johtaja Cardiff.
Pölyllä on myös erilaisia ominaisuuksia kuin "päivittäisellä" pölyllä Linnunradan ja muissa galakseissa - se on parempi "paistaa" ala-mm: ssä, ehkä koska se on edelleen hyvin nuori ja suhteellisen koskematon. Jos kaikki supernoovat olisivat tehokkaita pölyn tuottamisessa, ne olisivat galaksin suurimpia pölyn 'tehtaita'. Tupakoivat supernoovat tarjoavat ratkaisun varhaisessa maailmankaikkeudessa nähtyjen valtavien pölymääräisten arvoitusten mysteeriin.
"Nämä havainnot antavat meille houkuttelevan näkemyksen siitä, kuinka universumin ensimmäiset kiinteät hiukkaset luotiin", sanoi Haley Morgan.
Alkuperäinen lähde: Cardiffin yliopiston lehdistötiedote
