Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μια προηγουμένως άγνωστη πηγή κοσμικής σκόνης. Γιατί είναι σημαντικό να εντοπιστεί αυτή η σκόνη; Λοιπόν, αυτά τα σωματίδια βασικά χρησιμεύουν ως δομικά στοιχεία για τα αστέρια.
Η διεθνής ομάδα διαπίστωσε ότι τέτοια σκόνη μπορεί να προκύψει από έναν τύπο κοσμικής έκρηξης που συμβαίνει όταν ένας νεκρός λευκός νάνος εξάγει υλικό από ένα συνοδό αστέρι και στη συνέχεια αλληλεπιδρά με αέριο από το άμεσο περιβάλλον του. Αυτά τα γεγονότα ονομάζονται «υπερκαινοφανείς τύπου 1α» και συχνά αναφέρονται ως «τυποποιημένα κεριά» από τους αστρονόμους επειδή η ομοιόμορφη έξοδος φωτός τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση κοσμικών αποστάσεων.
«Ο σχηματισμός κοσμικής σκόνης είναι εξαιρετικά σημαντικός για την αστρονομία», δήλωσε σε μια δήλωση το μέλος της ομάδας και αστρονόμος του Texas A&M University Lifan Wang. «Σχετίζεται κυριολεκτικά με όλα τα φαινόμενα στον κόσμο. Η κατανόηση της διαδικασίας σχηματισμού του ήταν ένας από τους κύριους στόχους πολλών σύγχρονων αστρονομικών αποστολών».
Σχετίζεται με: Αστρονόμοι λύνουν το μυστήριο του «Πράσινου Τέρατος» στο διάσημο κατάλοιπο σουπερνόβα (φωτογραφία)
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι σουπερνόβα έχουν συνδεθεί με το σχηματισμό κοσμικής σκόνης, αλλά προηγούμενες παρατηρήσεις επικεντρώθηκαν γύρω από τους «σούπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα».
Αυτό συμβαίνει όταν ένα τεράστιο αστέρι εξαντλείται το απόθεμα καυσίμου που απαιτείται για τις εγγενείς διαδικασίες πυρηνικής σύντηξης του. Αυτό προκαλεί την κατάρρευση του πυρήνα του άστρου, δημιουργώντας μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων, ενώ τα εξωτερικά στρώματα του άστρου εκτοξεύονται σε μια έκρηξη σουπερνόβα.
Ωστόσο, οι σουπερνόβα κατάρρευσης του πυρήνα δεν συμβαίνουν σε ελλειπτικούς γαλαξίες, οι οποίοι μοιάζουν περισσότερο με γιγάντια σμήνη αστεριών παρά με οργανωμένες σπείρες όπως ο Γαλαξίας. Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι δυσκολεύονται να εξηγήσουν από πού ακριβώς προέρχεται η σκόνη στους ελλειπτικούς γαλαξίες.
Ο Wang και οι συνάδελφοί του έχουν δώσει τώρα μια απάντηση. Αυτή η σκόνη θα μπορούσε να προέρχεται από «λευκούς νάνους βαμπίρ», που τρέφονται με έναν κοσμικό σύντροφο πριν εκραγούν στις άκρες τους σε μια θερμοπυρηνική έκρηξη.
«Όλες οι μορφές ζωής στο σύμπαν είναι κοσμική σκόνη που σχηματίζεται σε διαδικασίες που σχετίζονται με την αστρική εξέλιξη», είπε ο Wang. «Η εργασία μας παρέχει σαφείς αποδείξεις για τη συμπύκνωση μιας τεράστιας ποσότητας σωματιδίων σκόνης μετά την έκρηξη ενός λευκού νάνου αστέρα».
Ζωή μετά θάνατον για λευκούς νάνους
Οι λευκοί νάνοι είναι πυκνά αστρικά πτώματα που σχηματίζονται όταν τα μικρότερα αστέρια εξαντλούνται τα καύσιμα που χρειάζονται για την πυρηνική σύντηξη και οι πυρήνες τους καταρρέουν. Ωστόσο, αυτά τα μικροσκοπικά αστρικά σώματα δεν έχουν την απαραίτητη μάζα για να πυροδοτήσουν μια πλήρη κατάρρευση που θα παρήγαγε μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων. Αντίθετα, σχηματίζουν λευκούς νάνους.
Ο δικός μας ήλιος θα υποβληθεί σε αυτή τη διαδικασία όταν η παροχή υδρογόνου στον πυρήνα του εξαντληθεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά ενώ ο ήλιος μας θα πεθάνει με μοναχικό θάνατο ως δροσερός λευκός νάνος, ορισμένοι λευκοί νάνοι υπάρχουν σε δυαδικά συστήματα με συντροφικά αστέρια που μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να επιστρέψουν στη ζωή.
Όταν αυτά τα αστέρια είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους, ο λευκός νάνος μπορεί να «κλέψει» υλικό από τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού του. Αυτή η κλεμμένη ύλη σχηματίζει αρχικά έναν δίσκο γύρω από τον λευκό νάνο και από εκεί κινείται μόνο εκατοστά προς την επιφάνεια του αστεριού.
Αυτή η συσσωρευμένη ύλη τελικά συσσωρεύεται και αυξάνει τη μάζα του λευκού νάνου πέρα από το λεγόμενο όριο Chandrasekhar, το οποίο είναι 1,4 φορές η μάζα του Ήλιου και είναι αντιπροσωπευτικό του ορίου μάζας στο οποίο ένα αστέρι είναι ικανό να κάνει σουπερνόβα. Όλα αυτά οδηγούν τελικά σε μια θερμοπυρηνική έκρηξη που ονομάζεται σουπερνόβα τύπου 1α.
Για να μάθουν εάν οι σουπερνόβα τύπου 1a θα μπορούσαν να είναι υπεύθυνες για την κοσμική σκόνη, ο Wang και οι συνεργάτες του παρατήρησαν έναν σουπερνόβα που ονομάζεται SN 2018evt για περισσότερα από τρία χρόνια χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό οργάνων που βασίζονται στο διάστημα όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA και η αποστολή NEOWISE, καθώς και πολλά επίγεια όργανα Παρατηρητήρια.
Διαπίστωσαν ότι το σουπερνόβα συγκρούστηκε με υλικό που εκτοξεύτηκε από αστέρια στο δυαδικό σύστημα και είδαν τον λευκό νάνο να τρέφεται με τον σύντροφό του πριν συναντήσει τη θερμοπυρηνική του μοίρα. Η ομάδα παρατήρησε ότι αυτή η σύγκρουση στέλνει κρουστικά κύματα μέσα από το εκτοξευόμενο αέριο, με σκόνη να σχηματίζεται στο ίδιο το αέριο καθώς ψύχεται αφού περάσουν τα ωστικά κύματα.
Η αποκαλυπτική υπογραφή του σχηματισμού σκόνης σε αυτό το σουπερνόβα είχε να κάνει με την εξασθένιση της στο οπτικό φως και τη λάμψη στο υπέρυθρο φως. Από αυτό, η ομάδα εκτίμησε ότι η σύγκρουση ήταν υπεύθυνη για τη δημιουργία μιας τεράστιας ποσότητας σκόνης, που ισοδυναμεί με περίπου το 1% της μάζας του Ήλιου. Και καθώς το αέριο συνεχίζει να ψύχεται, η ομάδα αναμένει ότι η παραγωγή σκόνης θα δεκαπλασιαστεί.
«Η προέλευση της κοσμικής σκόνης ήταν από καιρό ένα μυστήριο», δήλωσε ο Lingzhi Wang, μέλος της ομάδας και επιστήμονας στο Νοτιοαμερικανικό Κέντρο Αστρονομίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στη Χιλή. «Αυτή η έρευνα σηματοδοτεί την πρώτη απόδειξη μιας σημαντικής και ταχείας διαδικασίας σχηματισμού σκόνης στη θερμοπυρηνική σουπερνόβα που αλληλεπιδρά με το αστρικό αέριο».
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
— Λίγο πριν εκραγεί, αυτό το αστέρι έσκασε τη μάζα ενός ήλιου
– Τα περίεργα απομεινάρια της έκρηξης σουπερνόβα θα μπορούσαν να περιέχουν ένα υπερ-πυκνό αστέρι
– Τα περίεργα απομεινάρια της έκρηξης σουπερνόβα θα μπορούσαν να περιέχουν ένα υπερ-πυκνό αστέρι
Από αυτή την έρευνα, οι σουπερνόβα τύπου 1a δεν είναι τόσο αποτελεσματικοί στην παραγωγή αερίου όσο οι αντίστοιχες κατάρρευσης πυρήνα. Αυτή η ανεπάρκεια μπορεί να αντισταθμιστεί από το γεγονός ότι μπορεί να υπάρχουν αρκετοί σουπερνόβα τύπου 1α που αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους ώστε να αποτελούν σημαντική ή ακόμη και κυρίαρχη πηγή σκόνης σε ελλειπτικούς γαλαξίες.
“Αυτή η εργασία παρέχει μια εικόνα για τη συμβολή των θερμοπυρηνικών σουπερνόβα στην κοσμική σκόνη και αναμένεται ότι θα υπάρξουν περισσότερα τέτοια γεγονότα στην εποχή του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb”, πρόσθεσε ο Wang. “Το τηλεσκόπιο Webb βλέπει υπέρυθρο φως, το οποίο είναι τέλειο για ανίχνευση σκόνης.”
Οι αποκαλύψεις της ομάδας δείχνουν ότι οι λευκοί νάνοι μπορούν επίσης να παίξουν σημαντικό ρόλο στον συνεχιζόμενο κύκλο σχηματισμού και καταστροφής των άστρων, καθώς και στις διαδικασίες που οδηγούν στο σχηματισμό πλανητών και μερικές φορές στη ζωή όπως την ξέρουμε.
«Ο σχηματισμός σκόνης προκαλείται απλώς από το αέριο που κρυώνει αρκετά ώστε να συμπυκνωθεί», δήλωσε ο Andy Howell, επιστήμονας στο Παρατηρητήριο Las Cumbres. «Μια μέρα αυτή η σκόνη θα συμπυκνωθεί σε πλανητοειδείς και τελικά σε πλανήτες. Αυτή είναι μια νέα αρχή της δημιουργίας μετά τον θάνατο του αστεριού. Είναι συναρπαστικό να κατανοούμε μια ευρύτερη σύνδεση με τον κύκλο της ζωής και του θανάτου στο σύμπαν».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε την Παρασκευή (9 Φεβρουαρίου) στο περιοδικό Nature Astronomy.