El universo está rebosante de polvo cósmico. Los planetas se forman en remolinos de nubes de polvo alrededor de una estrella joven; Los carriles de polvo esconden estrellas más distantes en la Vía Láctea sobre nosotros; Y se forma hidrógeno molecular en los granos de polvo en el espacio interestelar.
Incluso el hollín de una vela es muy similar al polvo de carbono cósmico. Ambos consisten en silicato y granos de carbono amorfo, aunque los granos de tamaño en el hollín son 10 o más veces mayores que los tamaños de grano típicos en el espacio.
¿Pero de dónde viene el polvo cósmico?
Un grupo de astrónomos ha podido seguir el polvo cósmico que se está creando después de una explosión de supernova. La nueva investigación no solo muestra que se forman granos de polvo en estas explosiones masivas, sino que también pueden sobrevivir a las ondas de choque posteriores.
Las estrellas inicialmente obtienen su energía al fusionar hidrógeno en helio dentro de sus núcleos. Pero eventualmente una estrella se quedará sin combustible. Después de una física un poco desordenada, el núcleo contraído de la estrella comenzará a fusionar helio en carbono, mientras que una capa superior del núcleo continúa fusionando hidrógeno en helio.
El patrón continúa para estrellas de masa media a alta, creando capas de diferentes quemaduras nucleares alrededor del núcleo de la estrella. Entonces, el ciclo de nacimiento y muerte de estrellas ha producido y dispersado constantemente elementos más pesados a lo largo de la historia cósmica, proporcionando las sustancias necesarias para el polvo cósmico.
"El problema ha sido que, aunque los granos de polvo compuestos de elementos pesados se formarían en las supernovas, la explosión de la supernova es tan violenta que los granos de polvo pueden no sobrevivir", dijo el coautor Jens Hjorth, jefe del Centro de Cosmología Oscura en el Niels Bohr. Instituto en un comunicado de prensa. "Pero existen granos cósmicos de gran tamaño, por lo que el misterio ha sido cómo se formaron y cómo sobrevivieron a las ondas de choque posteriores".
El equipo dirigido por Christa Gall utilizó el Very Large Telescope de ESO en el Observatorio Paranal en el norte de Chile para observar una supernova, denominada SN2010jl, nueve veces en los meses posteriores a la explosión, y por décima vez 2.5 años después de la explosión. Observaron la supernova en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas.
SN2010jl era 10 veces más brillante que la supernova promedio, haciendo que la estrella en explosión 40 veces la masa del Sol.
"Al combinar los datos de los nueve primeros conjuntos de observaciones pudimos hacer las primeras mediciones directas de cómo el polvo alrededor de una supernova absorbe los diferentes colores de la luz", dijo la autora principal, Christa Gall, de la Universidad de Aarhus. "Esto nos permitió descubrir más sobre el polvo de lo que había sido posible antes".
Los resultados indican que la formación de polvo comienza poco después de la explosión y continúa durante un largo período de tiempo.
El polvo se forma inicialmente en material que la estrella expulsó al espacio incluso antes de explotar. Luego se produce una segunda ola de formación de polvo, que involucra material expulsado de la supernova. Aquí los granos de polvo son masivos, una milésima de milímetro de diámetro, lo que los hace resistentes a las siguientes ondas de choque.
“Cuando la estrella explota, la onda de choque golpea la densa nube de gas como una pared de ladrillos. Todo está en forma de gas e increíblemente caliente, pero cuando la erupción golpea la "pared", el gas se comprime y se enfría a unos 2,000 grados ", dijo Gall. “A esta temperatura y densidad, los elementos pueden nuclearse y formar partículas sólidas. Medimos granos de polvo tan grandes como alrededor de una micra (una milésima de milímetro), que es grande para los granos de polvo cósmico. Son tan grandes que pueden sobrevivir a su viaje hacia la galaxia ”.
Si la producción de polvo en SN2010jl sigue la tendencia observada, 25 años después de la explosión de la supernova, la masa total de polvo tendrá la mitad de la masa del Sol.
Los resultados han sido publicados en Nature y están disponibles para descargar aquí. El comunicado de prensa del Instituto Niels Bohr y el comunicado de prensa de ESO también están disponibles.
