L'Univers déborde de poussière cosmique. Les planètes se forment en nuages tourbillonnants de poussière autour d'une jeune étoile; Des couloirs de poussière cachent des étoiles plus éloignées dans la Voie lactée au-dessus de nous; Et l'hydrogène moléculaire se forme sur les grains de poussière dans l'espace interstellaire.
Même la suie d'une bougie est très similaire à la poussière de carbone cosmique. Les deux sont constitués de grains de silicate et de carbone amorphe, bien que les grains de taille dans la suie soient 10 fois ou plus plus gros que les tailles de grains typiques dans l'espace.
Mais d'où vient la poussière cosmique?
Un groupe d'astronomes a pu suivre la création de poussières cosmiques à la suite d'une explosion de supernova. La nouvelle recherche montre non seulement que des grains de poussière se forment dans ces explosions massives, mais qu'ils peuvent également survivre aux ondes de choc suivantes.
Les étoiles tirent initialement leur énergie en fusionnant l'hydrogène en hélium au plus profond de leur cœur. Mais une étoile finira par manquer de carburant. Après une physique légèrement désordonnée, le noyau contracté de l'étoile commencera à fusionner l'hélium en carbone, tandis qu'une coque au-dessus du noyau continuera à fusionner l'hydrogène en hélium.
Le motif se poursuit pour les étoiles de masse moyenne à élevée, créant des couches de différentes centrales nucléaires brûlant autour du noyau de l'étoile. Ainsi, le cycle de la naissance et de la mort des étoiles a produit et dispersé régulièrement des éléments plus lourds tout au long de l'histoire cosmique, fournissant les substances nécessaires à la poussière cosmique.
"Le problème est que même si des grains de poussière composés d'éléments lourds se forment dans les supernovae, l'explosion de la supernova est si violente que les grains de poussière peuvent ne pas survivre", a déclaré le co-auteur Jens Hjorth, directeur du Dark Cosmology Center au Niels Bohr. Institut dans un communiqué de presse. "Mais les grains cosmiques de taille significative existent, donc le mystère a été de savoir comment ils se sont formés et ont survécu aux ondes de choc suivantes."
L'équipe dirigée par Christa Gall a utilisé le très grand télescope de l'ESO à l'Observatoire de Paranal dans le nord du Chili pour observer une supernova, surnommée SN2010jl, neuf fois dans les mois suivant l'explosion et pour une dixième fois 2,5 ans après l'explosion. Ils ont observé la supernova dans les longueurs d'onde visible et proche infrarouge.
Le SN2010jl était 10 fois plus brillant que la supernova moyenne, faisant de l'étoile qui explose 40 fois la masse du Soleil.
"En combinant les données des neuf premières séries d'observations, nous avons pu faire les premières mesures directes de la façon dont la poussière autour d'une supernova absorbe les différentes couleurs de la lumière", a déclaré l'auteur principal Christa Gall de l'Université d'Aarhus. «Cela nous a permis d'en savoir plus sur la poussière que ce qui avait été possible auparavant.»
Les résultats indiquent que la formation de poussière commence peu de temps après l'explosion et se poursuit sur une longue période.
La poussière se forme initialement dans un matériau que l'étoile a expulsé dans l'espace avant même d'exploser. Ensuite, une deuxième vague de formation de poussière se produit, impliquant du matériel éjecté de la supernova. Ici, les grains de poussière sont massifs - un millième de millimètre de diamètre - ce qui les rend résistants aux ondes de choc suivantes.
«Lorsque l'étoile explose, l'onde de choc frappe le nuage de gaz dense comme un mur de briques. Tout est sous forme de gaz et incroyablement chaud, mais lorsque l'éruption frappe le «mur», le gaz est comprimé et se refroidit à environ 2 000 degrés », a déclaré Gall. «A cette température et densité, les éléments peuvent nucléer et former des particules solides. Nous avons mesuré des grains de poussière d'environ un micron (un millième de millimètre), ce qui est important pour les grains de poussière cosmiques. Ils sont si grands qu'ils peuvent survivre à leur voyage dans la galaxie. »
Si la production de poussière dans le SN2010jl continue de suivre la tendance observée, 25 ans après l'explosion de la supernova, la masse totale de poussière aura la moitié de la masse du Soleil.
Les résultats ont été publiés dans Nature et sont disponibles en téléchargement ici. Le communiqué de presse de l'Institut Niels Bohr et le communiqué de presse de l'ESO sont également disponibles.
