Vũ trụ tràn ngập bụi vũ trụ. Các hành tinh hình thành trong những đám mây bụi xoáy xung quanh một ngôi sao trẻ; Làn đường bụi che giấu những ngôi sao xa xôi hơn trong Dải Ngân hà phía trên chúng ta; Và hydro phân tử hình thành trên các hạt bụi trong không gian liên sao.
Ngay cả muội than từ một ngọn nến cũng rất giống với bụi carbon vũ trụ. Cả hai đều bao gồm các hạt carbon silicat và vô định hình, mặc dù các hạt kích thước trong bồ hóng lớn hơn 10 lần hoặc nhiều hơn kích thước hạt điển hình trong không gian.
Nhưng bụi vũ trụ đến từ đâu?
Một nhóm các nhà thiên văn học đã có thể theo dõi bụi vũ trụ được tạo ra sau hậu quả của vụ nổ siêu tân tinh. Nghiên cứu mới không chỉ cho thấy các hạt bụi hình thành trong các vụ nổ lớn này mà còn có thể sống sót sau các sóng xung kích tiếp theo.
Các ngôi sao ban đầu rút năng lượng của chúng bằng cách nung chảy hydro thành helium sâu bên trong lõi của chúng. Nhưng cuối cùng một ngôi sao sẽ hết nhiên liệu. Sau khi vật lý hơi lộn xộn, lõi hợp đồng sao Star sẽ bắt đầu hợp nhất helium thành carbon, trong khi lớp vỏ phía trên lõi tiếp tục hợp nhất hydro thành helium.
Mô hình tiếp tục cho các ngôi sao có khối lượng trung bình đến cao, tạo ra các lớp đốt hạt nhân khác nhau xung quanh lõi sao Star. Vì vậy, chu kỳ sinh và tử của sao đã liên tục tạo ra và phân tán các nguyên tố nặng hơn trong suốt lịch sử vũ trụ, cung cấp các chất cần thiết cho bụi vũ trụ.
Vấn đề đã xảy ra là mặc dù các hạt bụi gồm các nguyên tố nặng sẽ hình thành trong siêu tân tinh, vụ nổ siêu tân tinh rất dữ dội đến nỗi các hạt bụi có thể không tồn tại, ông Jens Hjorth, người đứng đầu Trung tâm vũ trụ học tối tại Niels Bohr, nói. Viện trong một thông cáo báo chí. Nhưng các hạt vũ trụ có kích thước đáng kể vẫn tồn tại, vì vậy bí ẩn là cách chúng được hình thành và sống sót qua các sóng xung kích sau đó.
Nhóm nghiên cứu do Christa Gall dẫn đầu đã sử dụng Kính thiên văn rất lớn ESO nhiệt tại Đài thiên văn Paranal ở miền bắc Chile để quan sát một siêu tân tinh, được đặt tên là SN2010jl, chín lần trong những tháng sau vụ nổ và lần thứ mười 2,5 năm sau vụ nổ. Họ quan sát siêu tân tinh ở cả hai bước sóng nhìn thấy và gần hồng ngoại.
SN2010jl sáng hơn 10 lần so với siêu tân tinh trung bình, khiến ngôi sao nổ tung có khối lượng gấp 40 lần Mặt trời.
Bằng cách kết hợp dữ liệu từ chín bộ quan sát ban đầu, chúng tôi đã có thể thực hiện các phép đo trực tiếp đầu tiên về cách bụi xung quanh siêu tân tinh hấp thụ các màu sắc khác nhau của ánh sáng, theo tác giả chính Christa Gall từ Đại học Aarhus. Điều này cho phép chúng tôi tìm hiểu thêm về bụi hơn những gì có thể có trước đây.
Kết quả chỉ ra rằng sự hình thành bụi bắt đầu ngay sau vụ nổ và tiếp tục trong một khoảng thời gian dài.
Bụi ban đầu hình thành trong vật chất mà ngôi sao bị trục xuất vào không gian ngay cả trước khi nó phát nổ. Sau đó, một làn sóng hình thành bụi thứ hai xảy ra, liên quan đến vật liệu bị đẩy ra từ siêu tân tinh. Ở đây, các hạt bụi rất lớn - đường kính một phần nghìn milimet - làm cho chúng có khả năng phục hồi trước mọi sóng xung kích sau đây.
Khi ngôi sao nổ tung, sóng xung kích chạm vào đám mây khí dày đặc như bức tường gạch. Tất cả đều ở dạng khí và cực kỳ nóng, nhưng khi vụ phun trào chạm vào ‘tường thì khí bị nén lại và nguội đi khoảng 2.000 độ, Gall nói. Ở các yếu tố nhiệt độ và mật độ này có thể tạo mầm và tạo thành các hạt rắn. Chúng tôi đã đo các hạt bụi lớn tới khoảng một micron (một phần nghìn milimet), rất lớn đối với các hạt bụi vũ trụ. Chúng lớn đến mức có thể sống sót sau hành trình tiến vào thiên hà.
Nếu việc sản xuất bụi trong SN2010jl tiếp tục theo xu hướng quan sát được thì đến 25 năm sau vụ nổ siêu tân tinh, tổng khối lượng bụi sẽ có một nửa khối lượng Mặt trời.
Kết quả đã được công bố trên tạp chí Nature và có sẵn để tải về tại đây. Thông cáo báo chí của Viện Niels Bohr và thông cáo báo chí ESOiên cũng có sẵn.
