Un paso más hacia el origen del polvo cósmico

En enero de este año hablé en el portal CienciaXplora sobre un artículo que trataba los efectos que provoca el polvo cósmico generado en una supernova. Las conclusiones fueron publicadas en la revista Astrophysical Journal Letters dentro del artículo "Dust Production and Particle Acceleration in Supernova 1987A Revealed with ALMA" (R. Indebetouw et al.). En el artículo se explicaba como el polvo formaba una barrera provocando que parte de la onda expansiva rebotase en lugar de continuar con su expansión por el espacio. Pero hoy no os voy a hablar de ese artículo, pero como veréis, estará muy relacionado.
El polvo cósmico está compuesto fundamentalmente por silicatos y carbono amorfo. Su composición química es muy similar al hollín producido por una vela, sin embargo en lo referente a su tamaño, el hollín es unas 10 veces más grande. A pesar de que conocemos su composición química con suficiente precisión, no sabemos cómo se forman estos gránulos. Los científicos suponen que las supernovas son la principal fuente de producción. Suponiendo que sea así, se desconoce cómo y dónde se condensan y desarrollan estas partículas.
Nuevos datos
Estos misterios se empiezan a esclarecer gracias a nuevas observaciones realizadas con el VLT (Very Large Telescope) de ESO ya que un equipo de astrónomos ha usado el espectrógrafo X-shooter para analizar la luz de la supernova SN2010jl en nueve ocasiones tras la explosión y una décima vez pasados dos años y medio. Todas ellas fueron realizadas bajo los espectros visible e infrarrojo cercano.
Imagen captada por el Telescopio Espacial Hubble (NASA/ESA) que muestra la galaxia enana irregular conocida como UGC 5189A. En ella fue descubierta la supernova SN 2010jl.Créditos: ESO.
Esta supernova se observó por primera vez en 2010 y se ubica en la galaxia UGC 5189A. Está catalogada como tipo IIn, siendo el resultado de una violenta explosión de una estrella de al menos 8 veces la masa de nuestro Sol. La coletilla de "n" -de "narrow", delgado- indica que muestra delgadas líneas de hidrógeno en su espectro, resultado de interacción entre el material expulsado y el material que rodea la supernova.
“Al combinar los datos de las nueve series de observaciones iniciales pudimos realizar las primeras mediciones directas de cómo el polvo alrededor de una supernova absorbe los diferentes colores de la luz", comenta Christa Gall del Department of Physics and Astronomy en la Aarhus University (Dinamarca), y autora principal de artículo donde se muestran los resultados. “Esto nos ha permitido descubrir más sobre el polvo de lo que alguna fue posible”, añade.
Formación instantánea
El equipo de astrónomos notó que la formación de polvo comienza poco después de la explosión y continúa durante un prolongado período de tiempo. En el artículo publicado en la revista Nature sobre estos nuevos descubrimientos suponen un avance con respecto a los resultados a los que hago referencia al comienzo del post obtenidos por ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) publicados en Astrophysical Journal Letters.
Con las nuevas observaciones se ha descubierto que las partículas de polvo con diámetros superiores a 0,001 milímetros se formaron en un corto período de tiempo tras la explosión en la zona donde se encontraban los materiales densos rodeando la estrella. Aunque puedan parecer partículas muy pequeñas, en las escalas del polvo cósmico se consideran de gran magnitud. Este gran tamaño ofrece una resistencia extra a procesos destructivos.
Impresión artística donde se muestra la formación de polvo en el medio que rodea la explosión de una supernova. Créditos: ESO/M. Kornmesser.
El tamaño importa
Esta resistencia a un proceso tan violento, como es una supernova, es uno de los interrogantes que se planteaban en el artículo publicado en enero en la revista Astrophysical Journal Letters, siendo respondida en este nuevo estudio, estando la clave en el tamañode las partículas.
“La detección de partículas de gran tamaño poco después de la explosión de la supernova implica que debe existir una manera rápida y eficiente de crearlas”, indica Jens Hjorth del Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen (Dinamarca) y coautor del artículo.
Sin embargo, los astrónomos creen que el polvo cósmico se ha formado en el material que la estrella expulsó al espacio previo al estallido. Una vez estalló, barrió este polvo hacia el exterior creando la densa y fría capa de gas que hace rebotar parte de la onda expansiva.
Además, y una vez analizados estos resultados, todo indica que hubo una segunda etapa iniciada varios cientos de días tras la explosión. Esa etapa se inicia con un proceso acelerado de formación de polvo a raíz del material que ha sido eyectado por la supernova. Si la producción de polvo en SN2010jl continúa con la tendencia observada, en 25 años tras la explosión la masa total de polvo será aproximadamente la mitad de la masa del Sol, esto es, una cantidad similar a la observada en otras supernovas como la SN 1987A.
“Anteriormente los astrónomos han observado grandes cantidades de polvo en los remanentes de supernovas. Pero de la misma forma, sólo han encontrado evidencias de pequeñas proporciones de polvo efectivamente creado en las explosiones mismas. Estas nuevas y excepcionales observaciones explican cómo esta aparente contradicción puede tener solución”, concluye Gall.

Esta investigación ha sido presentada en el artículo “Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl” (C. Gall et al) que aparece en la revista Nature.
El equipo se encuentra compuesto por Christa Gall (Department of Physics and Astronomy en la Aarhus University, Dinamarca; Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen, Dinamarca; Observational Cosmology Lab en el NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Jens Hjorth (Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen, Dinamarca), Darach Watson (Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen, Dinamarca), Eli Dwek (Observational Cosmology Lab en el NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Justyn R. Maund (Astrophysics Research Centre School of Mathematics and Physics Queen’s University Belfast, Reino Unido; Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen, Dinamarca; Department of Physics and Astronomy de la University of Sheffield, Reino Unido), Ori Fox (Department of Astronomy de la University of California, Estados Unidos), Giorgos Leloudas (The Oskar Klein Centre en el Department of Physics de la Stockholm University, Suecia; Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen, Dinamarca), Daniele Malesani (Dark Cosmology Centre en el Niels Bohr Institute de la University of Copenhagen, Dinamarca) y Avril C. Day-Jones (Departamento de Astronomia de la Universidad de Chile, Chile).

 Nota de prensa: VLT esclarece turbio misterio 
Nota de prensa (versión original):VLT Clears Up Dusty Mystery 
Artículo científico: Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl (C. Gall et al.)
Referencias:
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
Very Large Telescope (VLT) Dust Production and Particle Acceleration in Supernova 1987A Revealed with ALMA (R. Indebetouw et al.)
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