eso1421sv — Pressmeddelande (forskning)

VLT löser dammig gåta

Nya observationer avslöjar hur stjärnstoft bildas kring en supernova

9 juli 2014

En grupp astronomer har lyckats följa hur stjärnstoft formas i realtid – under efterdyningarna av en supernovaexplosion. För första gången visar de att dessa kosmiska stoftfabriker skapar stoftet i en tvåstegsprocess som påbörjas strax efter explosionen, men som fortsätter långt därefter. Gruppen använde ESO:s Very Large Telescope (VLT) i norra Chile för att analysera ljuset från supernovan SN 2010jl allteftersom den sakta bleknade. De nya resultaten publiceras i tidskriften Nature 9 juli 2014.

Ursprunget till kosmiskt stoft och damm i galaxer är fortfarande ett mysterium [1]. Astronomer vet att supernovor troligen är den primära källan till stoftet, speciellt i det unga universum, men det är fortfarande oklart hur och var stoftkornen kondenserar och växer. Det är också osäkert hur de undgår att förstöras i den tuffa miljö som råder i galaxer där många stjärnor bildas samtidigt. Men nu tack vare observationer med ESO:s VLT vid Paranalobservatoriet i norra Chile kan vi för första gången avslöja vad som egentligen händer.

En internationell forskarlag använde spektrografen X-shooter för att observera supernovan – känd som SN2010jl – nio gånger under månaderna som följde efter explosionen, och en tionde gång 2,5 år efter explosionen. Supernovan observerades då i både synligt och kortvågigt infrarött ljus [2]. Denna ovanliga supernova, resultatet av en tung stjärnas död, exploderade i den lilla galaxen UGC 5189A.

Christa Gall, astronom vid Aarhus University, Danmark, är försteförfattare på artikeln.

– Genom att kombinera data från de nio första uppsättningarna av observationer kunde vi för första gången direkt mäta hur stoft runt en supernova absorberar ljus i olika nyanser. Detta gör det möjligt för oss att ta reda på mer om stoftet än vad vi har tidigare kunnat.

Forskarna upptäckte att stoft börjar bildas strax efter att explosionen äger rum och fortsätter över en lång tid. De nya mätningarna avslöjade också hur stora stoftkornen är och vad de består av. Dessa upptäckter innebär ett stort steg framåt efter tidigare forskningsresultat insamlade med hjälp av ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), som var först med att upptäcka rikliga mängder med nybildat stoft i resterna av en färsk supernovaexplosion, nämligen den berömda supernovan 1987A (SN 1987A; eso1401).

Gruppen fann att stoftkorn större än en tusendels millimeter i diameter bildades snabbt i det täta materialet som omger stjärnan. Fastän de är fortfarande små jämfört med mänskliga mått så är detta stort för korn av kosmiskt stoft, och den överraskande storleken gör kornen motståndskraftiga mot processer som annars skulle kunna förstöra dem. Hur stoftkorn kan överleva de våldsamma och fördärvande miljöer som återfinns i supernovor var en av huvudfrågorna i forskningsartikeln om ALMA:s mätningar. Nu kommer svaret: kornen är större än man förväntat sig.

Jens Hjorth, forskare vid Niels Bohr-Institutet vid Köpenhamns universitet, Danmark, är medförfattare till artikeln.
– Vår upptäckt att stora korn finns närvarande strax efter supernovaexplosionen betyder att det måste finnas ett snabb och effektiv sätt att bilda dem. Vi vet ändå inte riktigt  hur det här går till.

Men astronomerna tror de vet var det nya stoftet måste ha bildats: i material som stjärnan kastade ut i rymden redan före den exploderade. När chockvågen från supernovan expanderar skapar den ett svalt skal av gas med hög täthet – just exakt den typ av miljö där frön till stoftkorn kan bildas och växa till sig.

Observationerna tyder på att stoft också bildas i en andra etapp – flera hundra dagar efter explosionen. Då sker en  accelererad stoftproduktionsprocess där material som kastats ut från supernovan är inblandat. Om stoftproduktionen i SN 2010jl fortsätter följa den trenden som setts hittills kommer stoftet om 25 år väga ungefär lika mycket som halva solen. Det motsvarar en stoftmassa liknande den som observerats i andra supernovor såsom SN 1987A.

– Astronomer har tidigare observerat massvis av stoft i resterna som supernovor lämnar efter explosionen. Men de har också hittat bevis att små mängder av stoft faktiskt skapas i supernovaexplosionen. Dessa oväntade men intressanta nya observationer förklarar hur denna skenbara motsägelse kan lösas, avslutar Christa Gall.

Noter

[1] Kosmiskt stoft består av silikat och formlösa kolkorn – mineraler som också återfinns omfattande på jorden. Sotet från ett stearinljus är mycket lik kosmiskt kolstoft, fastän storleken på kornen i sotet är tio eller mer gånger större än de typiska kornen i kosmiskt stoft.

[2] Ljus från den här supernovan sågs för första gången i 2010, som återspeglas i dess namn, SN 2010jl. Den är klassificerad som en typ IIn supernova. En supernova av klassen Typ II är resultatet av en våldsam explosion hos en massiv stjärna, det vill säga med en massa på mer än åtta gånger solens. Underklassen typ IIn – ”n” står för smal (engelska ”narrow”) – betyder supernovor som visar smala vätelinjer i sitt spektrum. Dessa linjer skapas tack vare växelverkan mellan materialet som kastas ut av supernovan och från materialet som omgav stjärnan redan före explosionen.

Mer information

Den här forskningen presenterades i artikeln “Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl” av C. Gall m. fl., och kommer att publiceras online i tidskriften Nature 9 juli 2014.

Gruppen består av Christa Gall (Institutionen för fysik och astronomi, Aarhus Universitet, Danmark; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-Institutet, Köpenhamns universitet, Danmark; Observational Cosmology Lab, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Jens Hjorth (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-Institutet, Köpenhamns universitet, Danmark), Darach Watson (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-Institutet, Köpenhamns universitet, Danmark), Eli Dwek (Observational Cosmology Lab, NASA Goddard Space Flight Center, USA), Justyn R. Maund (Astrophysics Research Centre School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Storbritannien; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-Institutet, Köpenhamns universitet, Danmark), Ori Fox (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA), Giorgos Leloudas (Oskar Klein Centre, Institutionen för fysik, Stockholms universitet, Sverige; Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-Institutet, Köpenhamns universitet, Danmark), Daniele Malesani (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-Institutet, Köpenhamns universitet, Danmark) och Avril C. Day-Jones (Departamento de Astronomia, Universidad de Chile, Chile)

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Kontakter

Robert Cumming
Onsala rymdobservatorium
Sverige
Tel: 031 772 5500
Mobil: 070 493 3114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

Christa Gall
Aarhus University
Denmark
Mobil: +45 53 66 20 18
E-post: cgall@phys.au.dk

Jens Hjorth
Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
E-post: jens@dark-cosmology.dk

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany

Tel: +49 89 3200 6655
E-post: rhook@eso.org

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1421, som tagits fram inom ramarna för ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer som fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Robert Cumming.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:eso1421sv
Typ:• Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Supernova
Facility:Very Large Telescope
Science data:2014Natur.511..326G

Bilder

Stoftbildning omkring en supernovaexplosion som den skulle kunna se ut
Stoftbildning omkring en supernovaexplosion som den skulle kunna se ut
Dvärggalaxen UGC 5189A, värd för supernovan SN 2010jl
Dvärggalaxen UGC 5189A, värd för supernovan SN 2010jl
Dvärggalaxen UGC 5189A, värd för supernovan SN 2010jl (med etikett)
Dvärggalaxen UGC 5189A, värd för supernovan SN 2010jl (med etikett)

Se även