ALMA dostrzegła supernową fabrykę kurzu

Pozostałość po supernowej SN 1987A
Pozostałość po supernowej SN 1987A. Dane z sieci radioteleskopów ALMA oznaczono kolorem czerwonym. Pokazują rozmieszczenie nowo utworzonego pyłu w centrum pozostałości po supernowej. Kolor niebieski (zakres rentgenowski, obserwatorium Chandra) to przemieszczająca się fala uderzeniowa.
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelice / NASA/ESA Hubble Space Telescope / NASA Chandra X-Ray Observatory.

Za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zaobserwowano po raz pierwszy pozostałości po niedawnej supernowej, pełne świeżo utworzonego pyłu. Jeżeli odpowiednio dużo tego pyłu przemieści się do przestrzeni międzygwiazdowej, może to stanowić wytłumaczenie sposobu w jaki wiele galaktyk uzyskało swój pyłowy, mroczny wygląd.

Galaktyki mogą być bardzo zapylonymi miejscami [1], a supernowe są uważane za główne źródło pyłu, szczególnie we wczesnym Wszechświecie. Ale bezpośrednie dowody zdolności wytwarzania pyłu przez supernowe były do tej pory dość słabe i nie były wstanie wytłumaczyć wielkich ilości pyłu wykrywanych w młodych, odległych galaktykach. Obserwacje wykonane za pomocą ALMA właśnie to zmieniają.

„Znaleźliśmy znacząco dużą masę pyłu skoncentrowaną w centralnej części wyrzutu materii ze względnie młodej i bliskiej supernowej” powiedział Remy Indebetouw, astronom w National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i University of Virginia w Charlottesville w USA. „Po raz pierwszy byliśmy w stanie naprawdę zobrazować miejsce, w którym powstał pył, co jest ważne dla zrozumienia ewolucji galaktyk.”

Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał ALMA do obserwacji świecących pozostałości po supernowej SN 1987A [2], w Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce karłowatej okrążającej Drogę Mleczną w odległości około 160 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. SN 1987A jest najbliższą zaobserwowaną eksplozją supernowej od czasów obserwacji supernowej wewnątrz Drogi Mlecznej przez Johannesa Keplera w 1604 roku.

Astronomowie przewidzieli, że z powodu schłodzenia gazu po wybuchu, uformują się wielkie ilości pyłu, gdyż atomy tlenu, węgla i krzemu połączą się razem w zimnych, centralnych rejonach pozostałości po supernowej. Jednak wcześniejsze obserwacje SN 1987A za pomocą teleskopów podczerwonych, wykonane podczas 500 pierwszych dni po wybuchu, wykryły tylko niewielkie ilości gorącego pyłu.

Dzięki bezprecedensowej rozdzielczości i czułości ALMA, zespół badawczy był w stanie uzyskać obraz znacznie bardziej obfitego zimnego pyłu, który świeci jasno w zakresie milimetrowym i submilimetrowym. Astronomowie szacują, że pozostałość po supernowej zawiera obecnie około 25 procent masy Słońca w formie nowo uformowanego pyłu. Odkryli także, że powstały znaczące ilości tlenku węgla i tlenku krzemu.

„SN 1987A jest specjalnym miejscem, gdyż nie miesza się z otoczeniem, więc to co widzimy powstało dokładnie w tym miejscu” powiedział Indebetouw. „Nowe wyniki ALMA, które są pierwszymi w tej dziedzinie, ukazały pozostałość po supernowej pełną materiału, który po prostu nie istniał kilka dekad temu.”

Supernowe mogą jednak zarówno tworzyć, jak i niszczyć ziarna pyłu.

Gdy fala uderzeniowa z początkowej eksplozji przemieszcza się w przestrzeni, tworzy jasny, świecący pierścień materii, taki jak widoczny na wcześniejszych obserwacje z należącego do NASA/ESA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Po uderzeniu w gazową otoczkę, która została utworzona przez czerwonego olbrzyma w stadium przed supernową, pod koniec życia gwiazdy, część potężnej eksplozji została odbita z powrotem w kierunku centrum pozostałości po supernowej. „W pewnym momencie odbita fala uderzeniowa trafi na świeżo utworzony pył”, powiedział Indebetouw. „Prawdopodobnie część pyłu zostanie rozerwana. Trudno przewidzieć jak dużo – może jedynie trochę, a może połowa lub dwie trzecie.” Jeżeli znacząca część przetrwa i przemieści się w przestrzeń międzygwiazdową, mechanizm ten może stanowić źródło pyłu, który astronomowie wykrywają we wczesnym Wszechświecie.

„Bardzo wczesne galaktyki są niesamowicie zapylone, a pył odgrywa istotną rolę w ewolucji galaktyk” powiedział Mikako Matsuura of University College London w Wielkiej Brytanii. „Obecnie wiemy, że pył może być tworzony na kilka sposób, ale we wczesnym Wszechświecie większość musiała pochodzić od supernowych. W końcu mamy bezpośredni dowód wspierający tę teorię.”

Uwagi

[1] Kosmiczny pył zawiera ziarna krzemianowe i grafitowe – minerały występujące także na Ziemi. Sadza ze świec jest bardzo podobna do kosmicznego pyłu grafitowego, z tym że rozmiar ziaren pyłu w sadzy jest co najmniej dziesięć razy większy niż typowego ziarna kosmicznego pyłu grafitowego.

[2] Światło z supernowej dotarło do Ziemi w 1987 roku, co odzwierciedla nazwa.



Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1558