Stof is overal - niet alleen op je zolder of onder je bed, maar ook in de ruimte. Aan astronomen, stof kan hinderlijk zijn door het licht van verre sterren te blokkeren, of het kan een hulpmiddel zijn om de geschiedenis van ons universum te bestuderen, heelal, en zonnestelsel.

Bijvoorbeeld, astronomen hebben geprobeerd uit te leggen waarom sommige recentelijk ontdekte verre, maar jong, sterrenstelsels bevatten enorme hoeveelheden stof. Deze waarnemingen geven aan dat supernova's van type II - explosies van sterren die meer dan tien keer zo zwaar zijn als de zon - grote hoeveelheden stof produceren, maar hoe en wanneer ze dat doen, wordt niet goed begrepen.

Nieuw werk van een team van Carnegie-kosmochemici, gepubliceerd door wetenschappelijke vooruitgang rapporteert analyses van koolstofrijke stofkorrels gewonnen uit meteorieten waaruit blijkt dat deze korrels meer dan twee jaar na de ontploffing van de voorlopersterren werden gevormd in de uitstroom van een of meer type II supernova's. Dit stof werd vervolgens de ruimte in geblazen om uiteindelijk te worden opgenomen in nieuwe stellaire systemen, waaronder in dit geval ons eigen.

De onderzoekers - onder leiding van postdoctoraal onderzoeker Nan Liu, samen met Larry Nittler, Conel Alexander, en Jianhua Wang van Carnegie's Department of Terrestrial Magnetism - kwamen tot hun conclusie niet door supernova's met telescopen te bestuderen. Liever, ze analyseerden microscopisch siliciumcarbide, SiC, stofkorrels die zich meer dan 4,6 miljard jaar geleden in supernova's vormden en vastzaten in meteorieten toen ons zonnestelsel gevormd werd uit de as van de vorige generaties sterren van de melkweg.

Van sommige meteorieten is al tientallen jaren bekend dat ze een record bevatten van de oorspronkelijke bouwstenen van het zonnestelsel, inclusief sterrenstofkorrels die gevormd zijn in eerdere generaties sterren.

"Omdat deze presolaire korrels letterlijk sterrenstof zijn die in het laboratorium tot in detail kunnen worden bestudeerd, " legde Nittler uit, "het zijn uitstekende sondes van een reeks astrofysische processen."

Voor deze studie is het team ging op zoek naar de timing van de vorming van supernova-stof door isotopen te meten - versies van elementen met hetzelfde aantal protonen maar verschillende aantallen neutronen - in zeldzame presolaire siliciumcarbidekorrels waarvan de samenstelling aangeeft dat ze gevormd zijn in type II supernova's.

Bepaalde isotopen stellen wetenschappers in staat om een ​​tijdschema voor kosmische gebeurtenissen vast te stellen omdat ze radioactief zijn. In deze gevallen, het aantal neutronen in de isotoop maakt het onstabiel. Om stabiliteit te krijgen, het geeft energetische deeltjes vrij op een manier die het aantal protonen en neutronen verandert, transmuteren in een ander element.

Het Carnegie-team richtte zich op een zeldzame isotoop van titanium, titaan-49, omdat deze isotoop het product is van radioactief verval van vanadium-49 dat wordt geproduceerd tijdens supernova-explosies en transmuteert in titanium-49 met een halfwaardetijd van 330 dagen. Hoeveel titanium-49 wordt opgenomen in een supernova-stofkorrel, hangt dus af van wanneer de korrel zich vormt na de explosie.

Met behulp van een ultramoderne massaspectrometer om de titaniumisotopen in supernova SiC-korrels te meten met veel betere precisie dan door eerdere studies kon worden bereikt, het team ontdekte dat de korrels zich minstens twee jaar moeten hebben gevormd nadat hun massieve oudersterren explodeerden.

Omdat presolaire supernova-grafietkorrels in veel opzichten isotopisch vergelijkbaar zijn met de SiC-korrels, het team stelt ook dat de vertraagde vormingstiming in het algemeen van toepassing is op koolstofrijk supernovastof, in lijn met enkele recente theoretische berekeningen.

"Dit proces van stofvorming kan jarenlang continu plaatsvinden, terwijl het stof zich in de loop van de tijd langzaam ophoopt, wat overeenkomt met de waarnemingen van astronoom van verschillende hoeveelheden stof rond de plaatsen van stellaire explosies, " voegde hoofdauteur Liu toe. "Naarmate we meer leren over de bronnen van stof, we kunnen aanvullende kennis opdoen over de geschiedenis van het universum en hoe verschillende stellaire objecten daarin evolueren."