W opublikowanym dziś artykule w Nature Astronomy, międzynarodowy zespół astronomów donosi o odkryciu kolejnego, wcześniej nieznanego źródła kosmicznego pyłu. Mechanizm ten związany jest z oddziaływaniem materii wyrzuconej podczas wybuchu supernowej typu Ia, powstałej w wyniku eksplozji białego karła, z otaczającym ją gazem około-gwiazdowym.

Głównym autorem pracy jest Dr Lingzhi WANG, z Chinese Academy of Sciences South America Center for Astronomy (CASSACA). Obok naukowców z wielu krajów, w badaniach tych uczestniczył również Dr Mariusz Gromadzki z Obserwatorium Astronomicznego UW.

Punkty na powyższym rysunku pokazują wzrost ilości pyłu po wybuchu SN 2018evt w porównaniu do kilku supernowych typu II. Czarna krzywa to dopasowany model wzrostu ilości pyłu dla ziaren pyłu węglowego o rozmiarach 0.3 mikrona.

Pył w przestrzeni kosmicznej ma ogromne znaczenie dla ewolucji Wszechświata i znajdującego się w nim życia. Ziarna pyłu łączą się w coraz większe struktury. Można śmiało powiedzieć, że pył daje początek planetom. Dodatkowo na powierzchni pyłu powstają bardziej złożone molekuły.

Do tej pory astronomom udało się zidentyfikować dwa główne mechanizmy powstawania pyłu: w atmosferach chłodnych gwiazd oraz podczas wybuchów supernowych typu II, które powstają na skutek zapadania się bardzo masywnych gwiazd.

Supernowe typu II związane z eksplozją masywnych gwiazd są dobrze znanym źródłem formowania pyłu. Pojawiają się one w galaktykach spiralnych, podobnych do naszej Drogi Mlecznej. W ramionach spiralnych tych galaktyk z pyłu i gazu powstają masywne jasne gwiazdy, które w ciągu kilku milionów lat wybuchają jako supernowe typu II. Nie obserwuje się ich jednak w galaktykach eliptycznych, które są zbiorowiskiem miliardów mało masywnych, podobnych do Słońca gwiazd. Opublikowane badania sugerują, że w znacznym stopniu za produkcję pyłu w tego typu galaktykach odpowiadać mogą eksplozje supernowych typu Ia. Związane są one z eksplozją białego karła w układzie podwójnym.
Białe karły powstają na skutek odrzucenia otoczki wodorowej przez mało masywne gwiazdy. Mają one rozmiary Ziemi, a masę około połowy masy Słońca i składają się głównie z jąder atomów węgla i tlenu oraz poruszających się między nimi elektronów. Gdy taki obiekt znajduje się w układzie podwójnym i pochłania masę z towarzyszącej mu gwiazdy, albo gdy dwa takie białe karły połączą się, to po przekroczeniu około 1.4 masy Słońca (masy Chandrasekhara) grawitacja stanie się silniejsza niż ciśnienie elektronowe i obiekt taki zacznie się zapadać. Gęstość zrobi się na tyle duża by zainicjować reakcję termojądrową węgla i tlenu, a obiekt zostanie rozerwany na skutek tej eksplozji.

Podczas systematycznego i trwającego niemal trzy lata monitoringu supernowej SN 2018evt, astronomowie zauważyli, że wraz z gwałtownym spadkiem jasności obiektu w zakresie widzialnym, stopniowo stawał się on jaśniejszy w świetle podczerwonym. Jest to wyraźna oznaka, tego że ​​po przejściu fali uderzeniowej wygenerowanej podczas eksplozji supernowej w gazie nagromadzonym tam przed wybuchem, nastąpiło jego gwałtowne ochłodzenie i zaczął tworzyć się pył. Jest to pierwszy przypadek zaobserwowania gwałtownego formowania się pyłu w gazie wokół supernowej typu Ia. Dokładna analiza pokazała, że w zjawisku tym powstała znacząca ilość pyłu odpowiadająca ponad 1% masy Słońca. Dodatkowo, podczas stygnięcia, jego ilość powinna zwiększyć się dziesięciokrotnie. Nie jest to tak wydajna “fabryka pyłu” jak supernowe typu II, ale wydaje się być dominującym źródłem pyłu w galaktykach eliptycznych.

Do monitorowania supernowej SN 2018evt użyto kilkunastu teleskopów rozlokowanych na całym globie oraz w przestrzeni kosmicznej. Jednym z głównym instrumentów dostarczających dane spektroskopowe był 3.54-metrowy teleskop NTT znajdujący się w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) na wzgórzu La Silla w Chile. Dane te zbierane były w ramach projektu ePESSTO+, w którym już od kilku lat zaangażowany jest badacz z Uniwersytetu Warszawskiego.