Kosmisch stof bestaat, net als stof op aarde, uit groeperingen van moleculen die zijn gecondenseerd en in een korrel aan elkaar zijn geplakt. Maar de exacte aard van de stofvorming in het universum is lange tijd een mysterie geweest. Nu heeft een internationaal team van astronomen uit China, de Verenigde Staten, Chili, het Verenigd Koninkrijk, Spanje, enz. echter een belangrijke ontdekking gedaan door een voorheen onbekende bron van stof in het universum te identificeren:een Type 1a-supernova die interageert met gas uit de omgeving.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Astronomy op 9 februari en werd geleid door prof. Wang Lingzhi van het South America Center for Astronomy van de Chinese Academie van Wetenschappen.

Het is bekend dat supernova's een rol spelen bij de vorming van stof, en tot nu toe is stofvorming alleen waargenomen bij supernova's die instorten:de explosie van massieve sterren. Omdat supernova's die instorten in de kern niet voorkomen in elliptische sterrenstelsels, is de aard van de stofvorming in dergelijke sterrenstelsels ongrijpbaar gebleven.

Deze sterrenstelsels zijn niet georganiseerd in een spiraalvormig patroon zoals onze Melkweg, maar zijn gigantische zwermen sterren. Dit onderzoek toont aan dat thermonucleaire type 1a-supernova's, de explosie van witte dwergsterren in binaire systemen met een andere ster, verantwoordelijk kunnen zijn voor een aanzienlijke hoeveelheid stof in deze sterrenstelsels.

De onderzoekers volgden een supernova, SN 2018evt, gedurende meer dan drie jaar met behulp van ruimtegebaseerde faciliteiten zoals NASA's Spitzer Space Telescope en NEOWISE-missies, grondfaciliteiten zoals het wereldwijde netwerk van telescopen van het Las Cumbres Observatorium, en andere faciliteiten in China, Zuid-Amerika, en Australië. Ze ontdekten dat de supernova materiaal tegenkwam dat eerder door een of beide sterren in het dubbelstersysteem was afgestoten voordat de witte dwergster explodeerde, en de supernova stuurde een schokgolf naar dit reeds bestaande gas.

Gedurende meer dan duizend dagen van monitoring van de supernova merkten de onderzoekers dat het licht plotseling begon te dimmen in de optische golflengten die onze ogen kunnen zien, en vervolgens helderder begon te gloeien in infrarood licht. Dit was een veelbetekenend teken dat er stof ontstond in het omringende gas nadat het was afgekoeld als gevolg van de supernova-schokgolf die er doorheen ging.

"De oorsprong van kosmisch stof is lange tijd een mysterie geweest. Deze studie markeert de eerste detectie van een significant en snel proces van stofvorming in de thermonucleaire supernova die in wisselwerking staat met circumstellair gas", zegt prof. Wang, eerste auteur van de studie.

De studie schatte dat er door deze ene supernova-gebeurtenis een grote hoeveelheid stof moet zijn ontstaan ​​– een hoeveelheid die gelijk is aan meer dan 1% van de massa van de zon. Naarmate de supernova afkoelt, zou de hoeveelheid gecreëerd stof moeten toenemen, misschien wel vertienvoudigd. Hoewel deze stoffabrieken niet zo talrijk of zo efficiënt zijn als supernova's die instorten, kunnen er genoeg van deze thermonucleaire supernova's zijn die in wisselwerking staan ​​met hun omgeving om een ​​significante of zelfs dominante bron van stof te zijn in elliptische sterrenstelsels.

"Deze studie biedt inzicht in de bijdrage van thermonucleaire supernova's aan kosmisch stof, en er kan worden verwacht dat er meer van dergelijke gebeurtenissen zullen plaatsvinden in het tijdperk van de James Webb Space Telescope (JWST)", zegt prof. Wang Lifan van de Texas A&M University. co-eerste auteur van het onderzoek. De Webb-telescoop ziet infrarood licht dat perfect is voor het detecteren van stof.

"Het ontstaan ​​van stof is gewoon gas dat koud genoeg wordt om te condenseren", zegt prof. Andy Howell van het Las Cumbres Observatorium en de Universiteit van Californië in Santa Barbara. Howell is de hoofdonderzoeker van het Global Supernova Project wiens gegevens in het onderzoek zijn gebruikt. "Op een dag zal dat stof condenseren tot planetesimalen en uiteindelijk tot planeten. Dit is de creatie die opnieuw begint in de nasleep van de sterfelijkheid. Het is opwindend om een ​​andere schakel te begrijpen in de cirkel van leven en dood in het universum."

Meer informatie: Nieuw gevormd stof in de omringende omgeving van SN Ia-CSM 2018evt, Natuurastronomie (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02197-9. Op arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2310.14874

Journaalinformatie: arXiv , Natuurastronomie

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen