Una investigación del Instituto Niels Bohr muestra que no sólo las partículas de polvo pueden formarse en gigantescas explosiones de supernovas, sino también sobrevivir a las ondas de choque posteriores.
Hay miles de millones de estrellas y planetas en el Universo. Una estrella es una brillante esfera de gas, mientras que los planetas como la Tierra se componen de sólidos. Los planetas se forman en las nubes de polvo que giran alrededor de una estrella recién formada y los granos de polvo se componen de elementos como carbono, silicio, oxígeno, hierro y magnesio. Pero ¿de dónde viene el polvo cósmico?
Durante mucho tiempo, ha sido un misterio para los astrónomos cómo se forma el polvo cósmico. Los propios elementos se forman a partir del gas de hidrógeno que brilla intensamente en las estrellas y los átomos de hidrógeno se fusionan en elementos cada vez más pesados, de forma que en el proceso de fusión de la estrella se emite radiación en forma de luz, es decir, energía.
Cuando todo el hidrógeno se agota y no hay más energía posible de extraer, la estrella muere y nubes gigantes de gas quedan colgadas en el espacio, donde se reciclan en nuevas estrellas en un gran ciclo cósmico. publica ‘Nature’. Los elementos pesados se forman principalmente en las supernovas, que son estrellas masivas que mueren en una explosión gigantesca, pero la cuestión es cómo crecen los elementos en grupos más grandes como los granos de polvo cósmico.
«El problema ha sido que a pesar de que los granos de polvo compuestos por elementos pesados se pueden formar en las supernovas, la explosión de una supernova es tan violenta que los granos de polvo no pueden sobrevivir. Pero sí existen granos cósmicos de tamaño significativo, por lo que el misterio ha sido la forma en que se han formado y sobrevivido a las ondas de choque posteriores. Nuestra investigación arroja nueva luz sobre cómo se forma el polvo y cómo sobrevive a las ondas de choque», explica el profesor Hjorth, jefe del Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.
Los investigadores observaron supernovas utilizando el instrumento astronómico ‘X-shooter’ en el ‘Very Large Telescope’ del Observatorio Europeo Austral en Chile. Una parte de ‘X-shooter’ fue desarrollada y construida por expertos daneses en el Instituto Niels Bohr y lo especial de este instrumento es que a la vez que es extremadamente sensible, los tres espectrógrafos observan toda la luz a la vez, desde la ultravioleta pasando por la visible hasta la infrarroja, algo extremadamente importante cuando se observan los fenómenos en el universo distante.
Jens Hjorth explica que primero tenían que esperar a que una supernova luminosa explotara y que tuvieron suerte porque cuando sucedió e iniciaron una campaña de observación, se trataba de una supernova muy brillante, diez veces más que una supernova promedio. La propia estrella en explosión había sido muy masiva, más de 40 veces la masa del sol. Investigadores del Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Aarhus y la NASA, entre otros, estudiaron la explosión desde el principio y durante los siguientes dos años y medio.
PRIMER PASO: UNA MINIEXPLOSIÓN
La investigadora Christa Gall, de la Universidad de Aarhus, afiliada con el Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Borh y directora del proyecto, quien dirigió el proyecto, explica que el primer paso en la formación de polvo es una miniexplosión, en la que la estrella expulsa material que contiene hidrógeno, helio y carbono.
Esta nube de gas se queda como una concha alrededor de la estrella. Posteriormente, se producen más de esas explosiones y el caparazón alrededor de la estrella se vuelve más denso. Por último, la estrella explota y la nube de gas denso ocupa un lugar central.
«Cuando la estrella explota, la onda de choque golpea la nube de gas denso como una pared de ladrillos. Todo está en forma de gas y muy caliente, pero cuando la erupción golpea el ‘muro’, el gas se comprime y se rebaja a unos 2.000 grados. A esta temperatura y densidad, los elementos forman partículas sólidas. Medimos granos de polvo del tamaño de alrededor de una micra (una milésima parte de un milímetro), grande para los granos de polvo cósmico. Son tan grandes que pueden sobrevivir a su próximo viaje en la galaxia», explica Christa Gall.
