Rozwikłanie tajemnicy pochodzenia pyłu kosmicznego
Wszechświat jest pełny wszelakich pyłów. „Malutkie cząsteczki stałego materiału unoszące się w przestrzeni kosmicznej, które nazywamy pyłem kosmicznym, można znaleźć w galaktykach w całym wszechświecie, w tym w naszej Drodze Mlecznej”, wyjaśnia Mike Barlow, profesor na University College London. W przeciwieństwie do kurzu, który pokrywa nasze półki i inne powierzchnie płaskie w naszych domach, pył kosmiczny jest bardziej zbliżony do dymu i tworzą go cząstki o wielkości od kilku cząsteczek do całych ziaren. I to właśnie te ziarna, które mogą mierzyć do 0,01 mm wielkości, są dla Barlowa szczególnie interesujące, ponieważ ich powierzchnia umożliwia rozwój międzygwiezdny. „Pył kosmiczny jest źródłem stałego materiału, który tworzy planety podczas procesu powstawania gwiazd, jak również znajdujące się na tych planetach formy życia”, mówi Barlow. „Pochodzenie obecnego we wszechświecie pyłu, z którego powstaje życie, jest dla nas tak istotne, jak pochodzenie pierwiastków”. To właśnie ta kwestia pochodzenia od zawsze nurtowała astronomów. „Choć całkiem dobrze rozumiemy rolę, jaką odgrywa pył kosmiczny, tak naprawdę nie mamy pojęcia, skąd on pochodzi”, dodaje Barlow. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków UE projektu SNDUST wkrótce może to ulec zmianie. „Podejrzewaliśmy, że głównym źródłem pyłu kosmicznego mogą być supernowe”, zauważa Barlow. „Aby się o tym przekonać, przyjrzeliśmy się, czy supernowe powstałe w wyniku zapadnięcia grawitacyjnego jądra (ang. core-collapse supernova, CSSN) masywnych gwiazd są w rzeczywistości głównym źródłem pyłu międzygwiezdnego znajdującego się w galaktykach”.
Sposób pomiaru pyłu kosmicznego
W ramach tego wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu naukowcy wysunęli hipotezę, że aby stanowić dominujące źródło pyłu kosmicznego, każda supernowa CCSN musi wyprodukować co najmniej 0,1 masy Słońca nowego pyłu. Ale jak dokonać pomiaru pyłu kosmicznego? Okazuje się, że do tego celu wystarczy bardzo duży teleskop. „Przy użyciu 8-metrowego teleskopu z Obserwatorium Gemini oraz teleskopu VLT Europejskiego Obserwatorium Południowego mojemu zespołowi udało się zaobserwować 31 supernowych w różnych stadiach po wybuchu”, mówi Barlow. Na podstawie tych obserwacji zespół projektu, w skład którego wchodziła równa liczba naukowców i naukowczyń, stwierdził, że masy pyłu CCSN stale rosną w skali 30 lat. W miarę wzrostu pochłaniają cięższe pierwiastki, osiągając nasycenie przy masie pyłu na poziomie 0,42 masy Słońca na supernową. Innymi słowy, każda supernowa tworzy w zasadzie 140 000 mas Ziemi pyłu! „Tak duża masa sugeruje, że supernowe CCSN były prawdopodobnie dominującym źródłem pyłu na początku wszechświata i mogą być obecnie najważniejszym gwiezdnym źródłem pyłu w naszym lokalnym wszechświecie”, zauważa Barlow.
Nie cały pył kosmiczny przetrwa
Oczywiście zakłada to, że cały powstały pył przetrwa, co nie jest prawdą. W wyniku zderzeń z innymi pyłami i szeregu innych czynników część pyłu kosmicznego wytwarzanego przez CCSN ulega zniszczeniu. W rzeczywistości szacuje się, że tylko 30–40 % ziaren pyłu jest w stanie przetrwać przejście przez szok wsteczny pozostałości po supernowej takiej jak Kasjopeja A. „Nasze badania pokazały, że zderzenia ziaren i rozpylanie są synergicznymi procesami niszczenia pyłu i że takie zderzenia mogą odgrywać kluczową rolę w określaniu ilości przetrwałego pyłu w pozostałościach po supernowych”, dodaje Barlow. Kilku badaczy projektu, w tym Barlow, kontynuuje teraz badania supernowych w ramach różnych programów Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Słowa kluczowe
SNDUST, wszechświat, supernowa, przestrzeń kosmiczna, pył kosmiczny, supernowe CCSN, galaktyki, Droga Mleczna, planety, astronomowie, pył międzygwiezdny, teleskop, teleskop Gemini, ESO Very Large Telescope, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba