Universum flyter över av kosmiskt damm. Planeter bildas i virvlande dammmoln runt en ung stjärna; Dammfält gömmer avlägsna stjärnor i Vintergatan ovanför oss; Och molekylärt väte bildas på dammkornen i det interstellära utrymmet.
Till och med sotet från ett ljus är väldigt likt det kosmiska koldammet. Båda består av silikat och amorfa kolkorn, även om storlekskornen i soten är 10 eller fler gånger större än typiska kornstorlekar i rymden.
Men var kommer det kosmiska dammet ifrån?
En grupp astronomer har kunnat följa kosmiskt damm som skapades efter en supernovaexplosion. Den nya forskningen visar inte bara att dammkorn bildas i dessa massiva explosioner, utan att de också kan överleva de efterföljande chockvågorna.
Stjärnor drar inledningsvis sin energi genom att smälta väte till helium djupt i sina kärnor. Men så småningom kommer en stjärna att få slut på bränsle. Efter lite rörig fysik börjar stjärnens sammanslagna kärna smälta helium till kol, medan ett skal ovanför kärnan fortsätter att smälta väte till helium.
Mönstret fortsätter för medelstora till högmassiga stjärnor och skapar lager av olika kärnkraftsförbränning runt stjärnans kärna. Så cykeln med stjärnfödelse och död har stadigt producerat och spridit tyngre element genom kosmisk historia, vilket ger de ämnen som krävs för kosmiskt damm.
"Problemet har varit att även om dammkorn bestående av tunga element skulle bildas i supernovaer, är supernovaexplosionen så våldsam att kornen av damm inte kan överleva," sade medförfattare Jens Hjorth, chef för Dark Cosmology Center vid Niels Bohr Institutet i ett pressmeddelande. "Men kosmiska korn av betydande storlek finns, så mysteriet har varit hur de bildas och har överlevt de efterföljande chockvågorna."
Teamet som leddes av Christa Gall använde ESO: s Very Large Telescope vid Paranal Observatory i norra Chile för att observera en supernova, kallad SN2010jl, nio gånger under månaderna efter explosionen, och för en tionde gång 2,5 år efter explosionen. De observerade supernova i både synliga och nära infraröda våglängder.
SN2010jl var 10 gånger ljusare än den genomsnittliga supernova, vilket gjorde den exploderande stjärnan 40 gånger solens massa.
"Genom att kombinera data från de nio tidiga uppsättningarna av observationer kunde vi göra de första direkta mätningarna av hur dammet kring en supernova absorberar de olika färgerna i ljus," sade huvudförfattaren Christa Gall från Aarhus University. "Detta gjorde det möjligt för oss att ta reda på mer om dammet än vad som varit möjligt tidigare."
Resultaten indikerar att dammbildning börjar strax efter explosionen och fortsätter under en lång tidsperiod.
Dammet bildas ursprungligen i material som stjärnan drev ut i rymden redan innan den exploderade. Sedan inträffar en andra våg av dammbildning som involverar utkastat material från supernova. Här är dammkornen enorma - en tusendels millimeter i diameter - vilket gör dem motståndskraftiga mot alla efterföljande chockvågor.
”När stjärnan exploderar träffar chockvågen det täta gasmolnet som en tegelvägg. Det är allt i gasform och otroligt varmt, men när utbrottet träffar 'väggen' komprimeras gasen och svalnar till cirka 2 000 grader, säger Gall. ”Vid denna temperatur och densitet kan element kärnbildas och bilda fasta partiklar. Vi mätte dammkorn så stora som cirka en mikron (en tusendels millimeter), vilket är stort för kosmiska dammkorn. De är så stora att de kan överleva sin fortsatta resa ut i galaxen. ”
Om dammproduktionen i SN2010jl fortsätter att följa den observerade trenden, 25 år efter supernovaexplosionen, kommer den totala dammmassan att ha halva solens massa.
Resultaten har publicerats i Nature och är tillgängliga för nedladdning här. Niels Bohr-institutets pressmeddelande och ESOs pressmeddelande finns också tillgängliga.
