Vaizdo kreditas: Hablas
Naujas straipsnis, išspausdintas žurnale „Nature“, padeda išspręsti ilgametę paslaptį apie kai kurias ankstyviausias kietąsias daleles Visatoje. Anksčiau buvo rasta karštų dulkių, tačiau šaltesnės dulkės dažniausiai nebuvo matomos - iki šiol. Atrodo, kad supernovos ypač efektyviai gamina dulkes, kurios vėliau sudaro planetas, uolienas ir žmones.
Ką tik sužinojome, kad kai kurios supernovos turi žalingų įpročių - jos išskleidžia didelius dūmų kiekius, žinomus kaip kosminės dulkės. Tai išsprendžia seniai buvusią kosminių dulkių kilmės paslaptį ir leidžia manyti, kad supernovos, kurios sprogsta žvaigždėmis, buvo atsakingos už pirmųjų kietųjų dalelių susidarymą Visatoje.
Ministras įtaria
Supernovos yra žiaurūs žvaigždžių sprogimai, kurie įvyksta jų gyvenimo pabaigoje. Jie mūsų galaktikoje pasitaiko maždaug kas 50 metų ir yra du pagrindiniai tipai - Ia ir II tipai. II tipas yra labai masyvių žvaigždžių sprogimai, kurių masė yra didesnė nei 8 kartus didesnė už Saulės (Msun) masę. Šios žvaigždės „greitai gyvena - miršta jauni“, sunaudodamos vandenilį ir helio kurą tik per kelis milijonus metų, tūkstančius kartų greičiau nei saulė degina kurą. Pasibaigus degalų atsargai, žvaigždė turi sudeginti sunkesnius ir sunkesnius elementus, kol galiausiai ji nebegali daugiau gyventi, kad vidinės žvaigždės dalys sugriūtų ir sudarytų neutroninę žvaigždę arba juodąją skylę, o išorinės dalys būtų išlenktos. kataklizmą mes vadiname supernova. Didžiulis sprogimas suverčia aplinkines dujas į apvalkalą, kuris spindi rentgeno, optiniu ir radijo bangų ilgiu ir perduoda galakto bangomis smūgio bangas. Supernovos akimirksniu išleidžia daugiau energijos, nei Saulė pagamins per visą jos gyvavimo laiką. Jei artimiausia didžiulė žvaigždė Betelgeuse Oriono žvaigždyne eitų supernova, ji (trumpam laikui) būtų ryškesnė nei mėnulio pilnatis.
Kosminis dūmų ekranas
Tarpžvaigždines dulkes sudaro mažos kietos medžiagos dalelės, plūduriuojančios erdvėje tarp žvaigždžių - paprastai tokio dydžio kaip cigarečių dūmai. Tai nėra tas pats, kas dulkes, kurias mes valome savo namuose, ir iš tikrųjų Žemė yra milžiniška kosminių dulkių vienkartinė dalis! Ji yra atsakinga už maždaug pusės visos žvaigždės ir galaktikų skleidžiamos šviesos blokavimą ir daro didelę įtaką mūsų vaizdui į Visatą. Šis „dulkėtas“ debesis turi sidabrinį pamušalą, nes astronomai gali „pamatyti“ pavogtą žvaigždę spinduliuojančias dulkes, naudodamiesi specialiomis kameromis, skirtomis veikti ilgesniam bangos ilgiui, infraraudonųjų spindulių (IR: 10–100 mikronų) ir submillimetre ( sub-mm: 0,3 - 1 mm) elektromagnetinio spektro dalis. Vienas iš tokių fotoaparatų yra vadinamas SCUBA ir yra ant Džeimso Clerko Maxwello teleskopo Havajuose. SCUBA yra Jungtinėje Karalystėje pastatytas instrumentas, kuris nustato šviesos bangas, kurių bangos ilgiai yra mažesni nei 3 mm, ir gali matyti dulkes ten, kur yra tolimiausios žvaigždės ir galaktikos.
Dulkių pradžia
Naujausi stebėjimai su SCUBA parodė, kad galaktikose ir kvazaruose egzistuoja didžiulis dulkių kiekis, kai Visata buvo tik 1/10 jos dabartinio amžiaus, dar gerokai prieš tai, kai susiformavo Žemė ir Saulės sistema. Visų šių dulkių buvimas tolimoje Visatoje daro didelę įtaką tai, ką astronomai sugeba pamatyti savo milžiniškais optiniais teleskopais, nes tai riboja žvaigždžių šviesos kiekį, kuris gali ištrūkti iš tolimos galaktikos ir būti matomas Žemėje.
Tai, kad Visatoje buvo tiek daug kietų dalelių tokiu ankstyvu metu, buvo nuostabi staigmena, nes jie manė, kad dulkės daugiausia susidaro vėsiame vėjyje iš raudonų milžiniškų žvaigždžių, pasibaigus jų gyvenimo laikui. Kadangi žvaigždei reikia daug laiko, kad pasiektų šį savo evoliucijos etapą (Saulė užtruks apie 9 milijardus metų), tiesiog nebuvo pakankamai laiko, kad tokiu būdu būtų pagaminta tiek daug dulkių.
„Dulkės buvo nušluotos po kosminį kilimą - astronomai daugelį metų tai traktavo kaip nepatogumą dėl to, kaip ji slepia šviesą nuo žvaigždžių. Bet tada mes pamatėme, kad pačioje Visatos pakraštyje, ankstyviausiose žvaigždėse ir galaktikose, yra dulkių, ir mes supratome, kad nežinome net pagrindinės jo kilmės “, - aiškino dr. Dunne.
Supernovos taip pat gamina didelius kiekius sunkiųjų elementų, tokių kaip anglis ir deguonis, ir išmeta juos į tarpžvaigždinę erdvę. Tai yra elementai, iš kurių susideda mūsų kūnai, ir kadangi jie taip pat sudaro dulkių grūdus, supernovos jau seniai yra pagrindinės įtariamosios kosminių dulkių kilmės paslaptyje. Kadangi masyviausios žvaigždės, užimančios gyvenimo pabaigą ir sprogstančios kaip supernovos, užtrunka tik keletą milijonų metų, jos galėtų pakankamai greitai sudaryti dulkes, kad paaiškintų, kas matoma ankstyvojoje Visatoje. Tačiau iki šios komandos darbo supernovoje buvo rasta tik maža dalis dulkių - astronomai paliko rūkymo pistoletą, bet neturėjo „dūmų“
Haley Morganas, Kardifo doktorantas, sakė: „Jei supernovos būtų veiksmingos dulkių„ gamyklos “, jos kiekviena pagamintų daugiau nei saulės masė dulkėse“.
„Kadangi pagal astronominius standartus masyvios žvaigždės akimirksniu išsivysto į supernovas, jos lengvai paaiškina, kodėl ankstyvoji visata atrodo tokia dulkėta.“ - pridūrė dr. Robas Ivisonas iš Edinburgo karališkosios observatorijos.
Supernovos skleutai
Kardifo ir Edinburgo komanda naudojo SCUBA, norėdama išsiaiškinti, ar išmetamos dulkės iš nesenos supernovos liekanų. Cassiopeia A yra supernovos, įvykusios maždaug prieš 320 metų, liekana. Jis yra Cassiopeia žvaigždyne, 11 000 šviesmečių atstumu nuo Žemės, ir yra apie 10 šviesos metų. „Cas A“ yra ryškiausias radijo šaltinis danguje, todėl jis yra gerai ištirtas daugeliu bangų ilgių nuo optinio iki rentgeno spindulių. Žemiau pateiktuose vaizduose „Cas A“ yra rentgeno spinduliuose, optiniame, infraraudonųjų spindulių ir radijuje. Rentgeno spinduliai seka tikrai karštas dujas (10 milijonų laipsnių pagal Kelvino laipsnį), o kiti bangos ilgiai seka medžiagą esant 10 tūkstančių laipsnių (optinė), karštų dulkių esant 100 K (IR) ir didelės energijos elektronams (radijui).
Nors astronomai dešimtmečiais ieškojo dulkių supernovos liekanose, jie naudojo prietaisus, kurie galėjo aptikti tik gana šiltas dulkes, tokias, kaip aukščiau esančiame ISO infraraudonųjų spindulių vaizde. „SCUBA“ pranašumas yra tas, kad jis mato labai šaltas dulkes, nes jis veikia esant ilgesniems nei 3 mm bangos ilgiams.
„Tuo pačiu būdu, kai matote tik geležinį pokerio švytėjimą, kai jis buvo ugnies metu, galite pamatyti dulkes tik su infraraudonųjų spindulių fotoaparatais, kai jis yra šiltesnis nei maždaug 25 Kelvinai, tačiau SCUBA tai gali pamatyti ir šaltesniu metu“. paaiškino Kardifo universiteto astrofizikos skaitytojas dr. Steve'as Ealesas.
Šalti sunkūs įrodymai
SCUBA Cas A liekanoje rado daug dulkių, 1-4 kartus daugiau nei Saulės masė! Tai yra daugiau nei 1000 kartų daugiau nei buvo matyta anksčiau. Tai reiškia, kad „Cas A“ labai efektyviai sukūrė dulkes iš turimų elementų. Dulkių temperatūra yra labai žema, tik 18 Kelvino (-257 laipsnių Celsijaus), ir tai yra priežastis, kurios ji niekada nebuvo mačiusi anksčiau. Žemiau yra du „Cas A“ vaizdai, esantys 8 mm ir 450 mikronų atstumu po milimerais, nufotografuoti naudojant SCUBA. Galite pamatyti, kad kairysis vaizdas atrodo panašus į aukščiau esantį radiją, ir taip yra todėl, kad didelės energijos elektronai, kurie sukuria radijo vaizdą, taip pat skleidžia dalį savo energijos šiek tiek trumpesniais bangų ilgiais - tai užteršia mažesnio nei mm spinduliuotės spinduliuotę esant 850 mikronų. Vidurinis vaizdas yra 450 mikronų atstumu, kur užterštumas yra daug mažesnis, taigi didžioji šios emisijos dalis yra iš šaltų dulkių. Pašalinę užteršimą, gauname kitokį vaizdą (dešinėje). Visos dulkės matomos apatinėje liekanos pusėje, o du submm vaizdai dabar atrodo daug panašesni!
850 mikronų be radijo taršos
„Dėlionė yra tai, kaip dulkės gali likti tokios šaltos, kai žinome, kad jų skleidžiamoje rentgeno spinduliuotėje yra daugiau nei milijono laipsnių dujų“, - komentavo prof. Mike'as Edmundsas, Fizikos ir astronomijos mokyklos vadovas. Kardifas.
Dulkės taip pat turi skirtingas savybes, palyginti su „kasdieninėmis“ dulkėmis Paukščių Take ir kitose galaktikose - jos geriau „šviečia“ apatiniame milimetre, galbūt todėl, kad jos vis dar yra labai jaunos ir santykinai nesugadintos. Jei visos supernovos būtų tokios veiksmingos dulkėms susidaryti, jos būtų didžiausios „galaktikos“ dulkių „gamyklos“. Rūkymas supernovos suteikia sprendimą slėpti didžiulį dulkių kiekį, matytą ankstyvojoje Visatoje.
„Šie stebėjimai suteikia mums gundomą žvilgsnį į tai, kaip buvo sukurtos pirmosios kietosios dalelės Visatoje“, - sakė Haley Morganas.
Originalus šaltinis: Kardifo universiteto naujienų leidinys
