Resim kredisi: Hubble
Nature dergisinde yayınlanan yeni bir makale, Evrendeki en eski katı parçacıklardan bazıları hakkında uzun zamandır gizemin yerleşmesine yardımcı oluyor. Geçmişte sıcak toz bulunmuştu, ancak daha soğuk toz şimdiye kadar çoğunlukla görünmezdi. Süpernovaların daha sonra gezegenler, kayalar ve insanlar oluşturan tozu üretmede son derece verimli olduğu görülmektedir.
Bazı süpernovaların kötü alışkanlıklara sahip olduğunu keşfettik - kozmik toz olarak bilinen büyük miktarlarda duman çıkarıyorlar. Bu, kozmik tozun kökeni üzerinde uzun zamandır devam eden bir gizemi çözüyor ve yıldızları patlatan süpernovaların Evrendeki ilk katı parçacıkları üretmekten sorumlu olduğunu gösteriyor.
Başbakan Şüpheliler
Süpernovalar, yaşamlarının sonunda meydana gelen şiddetli yıldız patlamalarıdır. Gökadamızda yaklaşık 50 yılda bir meydana gelirler ve iki ana tip vardır - Tip Ia ve II. Tip II, kütle Güneş kütlesinin (Msun) 8 katından fazla olan çok büyük yıldızların patlamasıdır. Bu yıldızlar 'hızlı yaşa - genç ölür' hidrojen ve helyum yakıtlarını sadece birkaç milyon yıl içinde tüketir, Güneş'in yaktığı yakıttan binlerce kat daha hızlıdır. Yakıt kaynağı tükendiğinde, yıldız, bir nötron yıldızı veya Kara Delik oluşturmak için yıldızın iç kısımlarını çökertmek için kendini daha fazla yapamayana ve dış kısımlar bükülene kadar daha ağır ve daha ağır elementler yakmalıdır. felaketin içinde süpernova diyoruz. Büyük patlama, çevredeki gazı X-ışını, optik ve radyo dalga boylarında parlayan ve galaksiye şok dalgaları gönderen bir mermiye süpürüyor. Süpernovalar tek bir anda Güneş'in tüm yaşamı boyunca üreteceğinden daha fazla enerji salar. Eğer en yakın büyük yıldız, Orion takımyıldızındaki Betelgeuse, süpernovaya gidecek olsaydı (kısa bir süre için) dolunaydan daha parlak olurdu.
Kozmik Duman Perdesi
Yıldızlararası toz, yıldızlar arasındaki boşlukta tipik olarak sigara dumanı boyutlarında yüzen küçük katı madde parçacıklarından oluşur. Evlerimizde temizlediğimiz tozla aynı değil ve aslında Dünya dev bir kozmik toz yığını! Yıldızlardan ve galaksilerden yayılan ışığın yaklaşık yarısını engellemekten sorumludur ve Evren görüşümüzü derinden etkiler. Bu 'tozlu' bulutun gümüş bir astarı var, çünkü gökbilimciler çalınan yıldız ışığını yayan tozu Infra-Red (IR: 10 - 100 mikron) ve Submimetre ( alt-mm: 0.3 - 1mm) elektromanyetik spektrumun bir parçası. Böyle bir kameraya SCUBA denir ve Hawaii'deki James Clerk Maxwell Teleskopunda bulunur. SCUBA, mm-altı dalga boylarında ışık dalgalarını algılayan ve en uzak yıldızların ve galaksilerin bulunduğu yerde tozları görebilen, İngiltere'de yapılmış bir alettir.
Tozlu Başlangıçlar
SCUBA ile yapılan son gözlemler, Evren bugünkü yaşının sadece 1 / 10'u, Dünya ve güneş sistemi oluşmadan çok önce olduğunda gökadalarda ve kuasarlarda çok miktarda tozun var olduğunu göstermiştir. Uzak Evren'deki tüm bu tozların varlığı, gökbilimcilerin dev optik teleskoplarıyla görebilecekleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, çünkü uzak bir galaksiden kaçabilecek ve Dünya'da görülebilecek yıldız ışığı miktarını sınırlar.
Evrende bu kadar erken bir zamanda çok sayıda katı parçacığın olması, tozun yaşamlarının sonuna yakın kırmızı dev yıldızlardan gelen serin rüzgarlarda oluştuğuna inandıkları için astronomlara büyük bir sürpriz oldu. Yıldızın evriminde bu aşamaya gelmesi uzun sürdüğü için (Güneş yaklaşık 9 milyar yıl alacaktır) bu şekilde çok fazla toz elde etmek için yeterli zaman yoktu.
‘Kozmik halının altına toz süpürüldü - gökbilimciler yıllardır ışığı yıldızlardan gizleme şekli nedeniyle rahatsızlık verdiler. Ama sonra en erken yıldızlarda ve galaksilerde Evrenin hemen kenarında toz olduğunu gördük ve temel kökeninden bile habersiz olduğumuzu anladık ”açıklamasında Dr Dunne.
Süpernovalar ayrıca karbon ve oksijen gibi büyük miktarlarda ağır elementler yapar ve bunları yıldızlararası boşluğa atar. Bunlar vücudumuzu oluşturan elementlerdir ve aynı zamanda toz taneleri oluşturan elementler oldukları için süpernovalar kozmik tozun gizeminde uzun zamandır ana bir şüpheli olmuştur. En büyük yıldızların yaşamın sonuna ulaşması ve süpernova olarak patlaması sadece birkaç milyon yıl sürdüğü için, erken Evren'de görülenleri açıklamak için yeterince hızlı toz oluşturabilirler. Bununla birlikte, bu ekibin çalışmasına kadar, süpernovada sadece küçük miktarlarda toz bulundu - astronomları bir sigara tabancasıyla bıraktı, ancak 'duman' yok
Cardiff'te doktora öğrencisi Haley Morgan, 'Süpernovalar verimli toz' fabrikaları 'olsaydı, her biri tozdaki Güneş kütlesinden daha fazlasını üretecekti' dedi.
“Büyük yıldızlar astronomik standartlara göre göz açıp kapayıncaya kadar süpernova haline geldikçe, erken evrenin neden bu kadar tozlu göründüğünü kolayca açıklayabilirler.” Diye ekledi Edinburgh Kraliyet Gözlemevi'nden Dr. Rob Ivison.
Süpernova Kızakları
Cardiff ve Edinburgh ekibi SCUBA'yı yeni bir süpernova kalıntılarında toz emisyonunu aramak için kullandı. Cassiopeia A, yaklaşık 320 yıl önce meydana gelen bir süpernova kalıntısıdır. Cassiopeia takımyıldızında, Dünya'dan 11.000 ışıkyılı uzaklıkta ve yaklaşık 10 ışıkyılı genişliğindedir. Cas A, gökyüzündeki en parlak radyo kaynağıdır, bu nedenle optikten X ışınlarına kadar birçok dalga boyunda iyi incelenmiştir. Aşağıdaki görüntüler X ışınlarında, optik, kızıl ötesi ve radyoda Cas A'yı göstermektedir. X-ışınları gerçekten sıcak gazı (10 milyon derece Kelvin) takip eder ve diğer dalga boyları malzemeyi şu şekilde izler: 10 bin derece (optik), 100 K'da sıcak toz (IR) ve yüksek enerjili elektronlar (radyo).
Gökbilimciler yıllardır süpernova kalıntılarında toz arayışında olsalar da, yukarıdaki ISO kızılötesi görüntüsünde olduğu gibi sadece oldukça sıcak olan tozları tespit edebilen aletler kullandılar. SCUBA'nın burada avantajı var, çünkü çok soğuk olan tozu görebiliyor ve bunun nedeni daha uzun mm altı dalga boylarında çalışıyor olması.
'Demir yangını sadece ateşteyken parlayan gibi gördüğünüz gibi, sadece kızılötesi kameralarla tozu sadece yaklaşık 25 Kelvin'den daha sıcakken görebilirsiniz, ancak SCUBA bunu daha soğukken de görebilir' Cardiff Üniversitesi Astrofizik Okuyucu Dr. Steve Eales'i açıkladı.
Soğuk Sert Kanıt
SCUBA, Cas A kalıntısında Güneş kütlesinden 1-4 kat daha fazla toz buldu! Bu, daha önce görülenden 1000 kat daha fazla. Bu, Cas A'nın mevcut elementlerden toz oluşturmada çok verimli olduğu anlamına gelir. Tozun sıcaklığı çok düşük, sadece 18 Kelvin (-257 santigrat derece) ve bu daha önce hiç görülmemesinin nedeni. Aşağıda, SCUBA ile çekilen 850 ve 450 mikronda Cas A'nın iki alt mm görüntüsü bulunmaktadır. Sol görüntünün yukarıdaki radyoya biraz benzediğini görebilirsiniz ve bunun nedeni radyo görüntüsünü oluşturan yüksek enerjili elektronların enerjilerinin bir kısmını biraz daha kısa dalga boylarında yayar - 850 mikrondaki alt mm emisyonunu kirletir. Ortadaki görüntü, kontaminasyonun çok daha düşük olduğu 450 mikrondadır ve bu nedenle bu emisyonun çoğu soğuk tozdan kaynaklanmaktadır. Kontaminasyonu giderirsek farklı bir resim elde ederiz (doğru). Tüm toz, kalanın alt yarısında görülür ve iki mm altı görüntü şimdi çok daha benzer görünüyor!
Radyo kontaminasyonu olmadan 850 mikron
“Yaptığı X-ışını radyasyonundan bir milyondan fazla derecede gaz bulunduğunu bildiğimizde, toz nasıl bu kadar soğuk kalabilir?” Yorumunu yaptı Fizik ve Astronomi Okulu başkanı Prof. Mike Edmunds Cardiff.
Toz ayrıca Samanyolu'ndaki ve diğer galaksilerdeki "günlük" tozdan farklı özelliklere sahiptir - belki de çok genç ve nispeten bozulmamış olduğu için alt mm'de "parlamak" daha iyidir. Tüm süpernovalar toz üretme konusunda bu kadar verimli olsaydı, Galaksideki en büyük toz “fabrikaları” olurdu. Sigara içme süpernovaları, erken evrende görülen büyük miktarda tozun gizemine bir çözüm sağlar.
Haley Morgan, “Bu gözlemler bize Evrendeki ilk katı parçacıkların nasıl yaratıldığına dair harika bir bakış attı” dedi.
Orijinal Kaynak: Cardiff Üniversitesi Haber Bülteni
