Кредитна слика: Хуббле
Нови чланак објављен у часопису Натуре помаже да се ријеши дугогодишње мистерије о неким најранијим чврстим честицама у Универзуму. Врућа прашина је пронађена у прошлости, али хладнија прашина је углавном била невидљива - до сада. Изгледа да су супернове изузетно ефикасне у стварању прашине која касније формира планете, стијене и људе.
Управо смо открили да неке супернове имају лоше навике - извлаче огромне количине дима, познате као космичка прашина. Ово решава дугогодишњу мистерију око порекла космичке прашине и сугерише да су супернове, које експлодирају звезде, биле одговорне за стварање првих чврстих честица у Универзуму.
Главни осумњичени
Супернове су насилне експлозије звезда које се дешавају на крају њиховог живота. Јављају се сваких 50 година у нашој Галаксији и постоје две главне врсте - тип Иа и ИИ. Тип ИИ су експлозије веома масивних звезда чија је маса већа од 8 пута већа од Сунчеве масе (Мсун). Те звезде „живе брзо - умиру младе“, трошећи водоник и хелијум гориво за само неколико милиона година, хиљадама пута брже него што Сунце сагорева гориво. Када се потрошња горива потроши, звезда мора сагоревати теже и теже елементе све док, коначно, када више не може одржати жив, унутрашњи делови звезде урушавају се у неку неутронску звезду или Црну рупу, а спољни делови се бацају у катаклизми коју називамо супернова. Огромна експлозија претвара околни гас у шкољку која блиста на рендгенским, оптичким и радио таласним дужинама и шаље ударне таласе кроз галаксију. Супернове ослобађају више енергије у једном тренутку него што ће их Сунце произвести током целог свог животног века. Ако би најближа масивна звезда, Бетелгеусе у сазвежђу Орион, постала супернова, била би (за кратко време) сјајнија од пуног месеца.
Космички димни екран
Међупросторна прашина састоји се од ситних честица чврстог материјала који лебде у простору између звезда - величина које су обично димензије цигарете. То није исто што и прашина коју чистимо у нашим кућама, а у ствари је Земља огромна гомила космичке прашине! Одговорна је за блокирање око половине све светлости која се емитује из звезда и галаксија и дубоко утиче на наш поглед на Универзум. Овај „прашњави“ облак има сребрну облогу, иако астрономи могу „видети“ прашину која зрачи украденом звезданом светлошћу помоћу посебних камера дизајнираних за рад на већим таласним дужинама, у инфрацрвеном (ИР: 10 - 100 микрона) и субмилиметарском ( суб-мм: 0,3 - 1 мм) део електромагнетног спектра. Једна од таквих камера зове се СЦУБА и налази се на телескопу Јамес Цлерк Маквелл на Хавајима. СЦУБА је инструмент саграђен у Великој Британији, који детектује светлосне таласе при таласним дужинама под мм и може да види прашину тамо где се налазе најудаљеније звезде и галаксије.
Прашњави почеци
Недавна запажања са СЦУБА показала су да огромна количина прашине постоји у галаксијама и квазарима када је Универзум био само 1/10 свог садашњег доба, много пре него што су се Земља и Сунчев систем формирали. Присуство све ове прашине у далеком Универзуму има велики утицај на оно што астрономи могу да виде са својим џиновским оптичким телескопима, јер ограничава количину звездане светлости која може побјећи из далеке галаксије и бити виђена на Земљи.
Да је у Свемиру било толико чврстих честица у тако рано време било је велико изненађење за астрономе, јер су веровали да се прашина углавном формира у хладним ветровима из црвених џиновских звезда пред крај живота. Пошто је потребно дуго времена да звезда достигне ову фазу у својој еволуцији (Сунце ће трајати око 9 милијарди година) једноставно није било довољно времена да се на овај начин направи толико прашине.
„Прашина се замахнула под космички тепих - астрономи годинама то третирају као сметњу због начина на који сакрива светлост од звезда. Али тада смо установили да постоји прашина на ивици свемира, у најранијим звездама и галаксијама, и схватили смо да нисмо у стању да сазнамо ни о његовом основном пореклу “, објаснио је др Дунне.
Супернове такође праве велике количине тешких елемената, попут угљеника и кисеоника, и избацују их у међузвездани простор. То су елементи који чине наша тела, а пошто су и они елементи који чине зрнца прашине, супернове су дуго били главни осумњичени у мистерију порекла космичке прашине. Како је потребно само неколико милиона година да најмасовније звезде дођу до краја живота и експлодирају као супернове, они би могли довољно брзо да направе прашину да објасне оно што се види у раном Универзуму. Међутим, све док овај тим не ради, у суперновама су пронађене само мале количине прашине - астрономи су оставили пиштољ за пушење, али без „дима“
Халеи Морган, докторица из Цардиффа, рекла је: "Ако би супернове биле ефикасне прашине," фабрике "свака би произвела више од масе Сунца у прашини."
„Како се масовне звезде развијају да постану супернове у трен ока по астрономским стандардима, оне би лако могле објаснити зашто се рани Универзум чини толико прашњав“, додао је др Роб Ивисон из Краљевске опсерваторије у Единбургху.
Супернова Слеутхс
Тим из Цардиффа и Единбургх-а искористио је СЦУБА да тражи емисију прашине у остацима недавне супернове. Касиопеја А је остатак супернове која се догодила пре око 320 година. Налази се у сазвежђу Касиопеја, удаљеном 11.000 светлосних година од Земље и широк је око 10 светлосних година. Цас А је најсјајнији радио извор на небу, тако да је добро проучен на многим таласним дужинама, од оптичких до рендгенских зрака. Слике доле приказују Цас А на рендгену, оптичком, инфрацрвеном и радију. Рендгенски зраци прате заиста врући гас (10 милиона степени Келвина), а остале таласне дужине прате материјал на: 10 хиљада степени (оптички), врућу прашину при 100 К (ИЦ) и електроне високе енергије (радио).
Иако су астрономи деценијама трагали за прашином у остацима супернове, користили су инструменте који су могли открити само прилично прашину прашине, попут оне на ИСО инфрацрвеној слици горе. Овде има предност СЦУБА јер може да види прашину која је веома хладна и то зато што делује на дужим таласним дужинама од мм.
"На исти начин на који можете видети жељезни покер како блиста само када је у пожару, прашину можете видети само инфрацрвеним камерама када је топлије од око 25 Келвина, али СЦУБА то може видети и када је хладније" објаснио је др Стеве Еалес, читалац астрофизике на Универзитету Цардифф.
Доказ о хладном тешком стању
СЦУБА је пронашла велику количину прашине у остатку Цас-а, 1-4 пута више од масе Сунца! То је преко 1.000 пута више него што је то било раније. То значи да је Цас А био веома ефикасан у стварању прашине из доступних елемената. Температура прашине је врло ниска, само 18 Келвина (-257 степени Целзијуса), и то је разлог што је никада раније нисмо видели. Испод су две под-мм слике Цаса величине 850 и 450 микрона снимљене СЦУБА-ом. Можете видети да лева слика сличи мало на радио један горе, а то је због тога што електрони високе енергије који чине радио слику такође емитују део своје енергије на нешто краћим таласним дужинама - контаминирајући суб мм емисију на 850мицронс. Средња слика је на 450 микрона где је контаминација много нижа, па је већина ове емисије последица хладне прашине. Ако уклонимо загађење, добићемо другачију слику (десно). Сва прашина се види у доњој половини остатка, а две слике испод мм изгледају много сличније!
850 микрона без радио контаминације
"Загонетка је како прашина може остати тако хладна када знамо да у рендгенском зрачењу има гаса на преко милион степени.", Прокоментарисао је професор Мике Едмундс, шеф Школе за физику и астрономију у Цардифф.
Прашина такође има различита својства од „свакодневне“ врсте прашине у Млечном путу и другим галаксијама - боље је „светлити“ се у под-мму, можда зато што је још увек врло млада и релативно нетакнута. Да су све супернове ефикасне у стварању прашине, оне би биле највеће „фабрике“ прашине у Галаксији. Пушење супернова пружа решење за мистерију огромних количина прашине виђене у раном Универзуму.
„Ова запажања дају нам мучан поглед на то како су створене прве чврсте честице у Универзуму“, рекла је Халеи Морган.
Изворни извор: Вијести са Универзитета Цардифф
