Nieuw onderzoek ontdekte sterke polarisatie van een jonge supernovarest. Het leverde onafhankelijk en solide bewijs dat het kosmische stof in het vroege heelal in supernova's werd gevormd. Hoewel het waar is dat supernova's kosmisch stof uitstoten en vernietigen, suggereren infraroodwaarnemingen nu dat het stof zich in een vroeg stadium van een supernova heeft gevormd. SOFIA HAWC+ (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy High-Resolution Airborne Wideband Camera Plus) Band D-waarnemingen van de jonge supernovarest (SNR) Cassiopeia A (Cas A) tonen een hoge polarisatie op het niveau van 5-30%. Deze polarisatie geeft aan:

• Gepolariseerde stofemissie gedetecteerd in ver-infrarood behoort tot de SNR, en supernova's produceren een grote stofmassa (sommige documenten, waaronder in Natuur , hebben aangegeven dat het stof alleen uit de wolken in de zichtlijn komt en er is geen koud stof in Cas A)
• Nieuw gevormde stofkorrels in supernova's zijn groot en langwerpig in plaats van bolvormig
• Silicaatkorrels zijn het dominante stof met zo'n sterke polarisatie
• Supernova's zijn belangrijke stofbronnen in het vroege heelal

Dr. Jeonghee Rho, een onderzoekswetenschapper aan het SETI Institute en de hoofdauteur van dit onderzoek, zei dat de gepolariseerde stofemissie behoort tot de SNR Cas A en geen willekeurige interstellaire emissie is. Het bestuderen van ver-infrarood emissies is lastig omdat het overal in de lucht is. Zoeken naar emissies die verband houden met supernova's staat gelijk aan het vinden van een speld in de hooiberg. Polarisatiewaarnemingen werpen daar een nieuw licht op.

Het onderzoek is een samenwerking met de afgestudeerde student, de heer Aravind Ravi, en andere wetenschappers aan de Universiteit van Texas, Arlington, en medewerkers zijn aan de University of College London en Cardiff University in het VK, de Universiteit Gent in België, het Max Planck Instituut in Duitsland en het Korean Astronomy and Space Science Institute in Zuid-Korea.

Cassiopeia A is een relatief jonge SNR in het sterrenbeeld Cassiopeia en op ongeveer 11.000 lichtjaar afstand van de aarde, en zijn licht bereikte de aarde waarschijnlijk rond 1671 na Christus. Het is ook een goed bestudeerde SNR, waardoor het een ideaal observatiedoel is. SOFIA's HAWC+ is een ver-infraroodcamera en beeldpolarimeter die totale en gepolariseerde fluxbeeldvorming mogelijk maakt in vijf breedbandgolflengten. De polarisatiekaart van Cas A werd uitgevoerd bij 154 micron (band D). Door met dit instrument te observeren, hoopten de onderzoekers te leren:

• Hoe stroomt het magnetische veld?
• Welke soort stofkorrels zijn aanwezig?
• Hoe groot zijn de stofkorrels?
• Welke vormen hebben de stofkorrels?
• Hoe komt het stof overeen met het magnetische veld?

Door de eigenschappen van de stofkorrels te begrijpen, kunnen wetenschappers de geschiedenis van stervorming en de evolutie van het universum beter begrijpen. Niet te verwarren met stofkonijntjes die zich onder bedden verbergen, kosmisch stof bestaat uit rotsen en is gemaakt van elementen zoals koolstof, en in dit geval voornamelijk silicaat, en speelt een rol in hoe sterren en planeten worden gevormd. Theoretische modellen toonden eerder aan dat stofvorming in supernovae de aanwezigheid van stof in het vroege heelal zou kunnen verklaren. De grote vraag was of er sprake zou zijn van voldoende stofvorming.

SOFIA's polarisatie in Cas A door Spitzer- en Herschel-beelden te combineren, impliceert een schatting van een magnetisch veld van ongeveer 100 milli-Gauss. Het plaatst Cas A als een van de sterkste magnetische veldbronnen. De korreluitlijning in supernova-ejecta vindt plaats met de magnetische velden en stofpolarisatie kan het magnetische veld betrouwbaar volgen.

De waarneming toonde aan dat silicaatstofkorrels de dominante korrels zijn in Cas A. Dit resultaat is zinvol omdat de overlevingskans voor silicaatstof hoger is dan voor andere soorten stof, dus er is nog voldoende stof achter de omgekeerde schok. Andere aanwezige korrels kunnen ijzerhoudend stof zijn, maar aanvullende waarnemingen of simulaties van de golflengte zullen meer inzicht verschaffen.

De grote hoeveelheid stof uit de gepolariseerde gebieden van de SNR laat zien dat supernova's de belangrijkste stofproducent zijn in het vroege heelal. De stofmassa van het gepolariseerde gebied (bijvoorbeeld met uitzondering van het westelijke deel) is nog steeds twee tiende van de zonnemassa. Voorheen werd dit gedaan met behulp van deconvolutie van spectra. Deze gegevens zijn een onafhankelijke bevestiging dat de stofproductie van supernovae belangrijk is als stofproducent in het vroege heelal.

"Het is teleurstellend dat de SOFIA-missie ten einde loopt als we zulke opwindende resultaten zien", zegt adjunct-directeur van SOFIA Science Mission Operations, Bernhard Schulz. "Er is momenteel geen plan voor een ander Ver Infrarood-observatorium, dus het hele veld van de astronomie zal worden beïnvloed."

Dit werk brengt ons dichter bij het begrijpen van processen in het vroege heelal die leiden tot ster- en planeetvorming. Door de korrels dieper te bestuderen met de James Webb Space Telescope, hopen onderzoekers de stofsamenstelling beter te begrijpen. + Verder verkennen

Het magnetische veld in het filamentaire bot van de Melkweg G47