Kozmik toz, yıldızların ve gezegenlerin oluşumu için son derece önemlidir; fakat genç evrende oldukça fazla miktarda kozmik toz bulunuyor olması, bugüne kadar gizemini koruyan bir sırdı. Astronomlar bir süpernovayı gözlemleyerek evrenin büyük bölümünü oluşturan tozun nereden geldiğini çözmüş olabilirler.
Yıldızların ve katı yüzeye sahip gezegenlerin doğumunda önemli rol oynayan ve yaşam için gerekli olan elementsel içeriği sağlayan kozmik tozun kökeni bir muamma. Birçok astrofizikçi bu tozun yüksek kütleli ve kısa yaşam süresine sahip yıldızların ölümleri anlamına gelen süpernova patlamaları sırasında oluştuğu görüşünde.
Fakat galaksimiz yakınlarındaki süpernovalar üzerinde yapılan bazı gözlemler şunu gösteriyor ki; bu patlamalar sonucunda ortaya çıkan malzeme, genç evreni kaplayan bol miktardaki tozu açıklayamayacak kadar az miktarda.
Astronomlar, patlamasının 2. haftasından itibaren tam 2,5 yıl süre ile bir süpernovadaki tozun bileşimini kaydederek, bu sırrın üzerindeki perdeyi kaldırdılar. Çalışma, patlayan yıldızın yarattığı şoka dayanabilen, iri yapılı toz zerrelerinin bileşimlerini ortaya çıkardı. Sonuçlar toz üretiminin başlangıçta yavaş olduğu ve zamanla hızlandığını gösteriyor.
Önceden gerçekleştirilen çalışmalarda, her bir süpernova kısa zaman periyotlarında inceliyordu. Nature dergisinde yayımlanan makalenin yazarlarından biri olan, Danimarka’nın Aarhus Üniversitesi’nden astrofizikçi Christa Gall bununla ilgili olarak “Onlar bize süpernovaların ne miktarda toz ürettiğiyle ilgili hikâyenin tamamını anlatmıyordu” diyor.
Gall ve çalışma arkadaşları, ilk kez 2010 yılında yakınlardaki bir galakside olduğu tespit edilen SN 2010jl süpernovasını gözlemledi.
Işık ve ısı
Şili Cerro Paranal’da bulunan nam-ı diğer Çok Büyük Teleskop’un spektrografını kullanan ekip, toz parçacıkları tarafından emilen görünür ışığı ve yine bu parçacıkların yayınladığı kızılötesi tayfındaki radyasyonu ölçtüler.
İngiltere’nin Queen’s Üniversitesi’nden astronom Rubina Kotak’a göre, ekibin elde ettiği veriler özellikle merak uyandırıcı; çünkü bu veriler, patlama sonrasındaki haftalardan itibaren geçen yıllar zarfındaki süreçte eşzamanlı olarak belirli bir dalga boyu aralığına giren yayın alanını içeriyor. Bu veriler hem toz zerrelerinin boyutları hem de bileşimiyle ilgili bilgi içeriyor. “Bu tür bir kapsamı elde etmek en yakındaki ve en parlak süpernova olayları hariç son derece zor” diyor Kotak.
Ekip patlamadan 40-240 gün sonra görülen tozun süpernova gerçekleşmeden önce dışarıya atılmış olan maddeden meydana gelmesi gerektiği sonucunu çıkarttı. Diğer bir ihtimal ise toz yıkıntısının süpernovanın kendisi tarafından yıldızlararası ortama fırlatılmış olması. Fakat Gall’in belirttiğine göre, patlamanın yarattığı sıcaklık, maddelerin toz parçacıklarına yoğunlaşmasına imkân tanımayacak kadar yüksek. Patlamadan sonraki süreçte, süpernovanın yarattığı genişleyen şok dalgası hızla geçip giderken, önceden dışarı atılmış malzemeyi soğuk ve yoğun bir kabuğa sıkıştırır. Bu ortam toz partiküllerini kaynaştırmak ve büyütmek için ideal koşulları sağlar.
İri parçacıklar şok dalgalarına dayanıklı
Şaşırtıcı olan astronomların bulduğu toz parçacıklarının Samanyolu standartlarına göre çok iri olmasıydı. 1-4,2 mikrometre arasında ölçülen boyutlara sahip bu parçacıklar, galaksimiz içerisinde yer alan yıldız sistemleri arasındaki toz parçacıklarının en az 4 katı genişliğe sahip. Gall’e göre büyük boyutlu toz parçacıklarının oluşması, küçük boyuttakilere göre daha zor, fakat bu özellikleri, onları süpernovalardan kaynaklanan ve yıldızlararası ortama çarpan şokların yarattığı yıkıma karşı daha direngen yapıyor. Bu parçacıkların uzun ömürlü olmasında bu özelliklerinin etkisi var.
İlk gözlemlerde SN 2010jl etrafındaki toz miktarı göreceli olarak azdı. Güneş’in kütlesinin 10 binde 1’inden düşük seviyelerdeydi. Fakat patlamadan 500-868 gün sonrasında bu miktar 10 kattan fazla arttı.
Gall’in belirttiğine göre, hızlanma miktarı süpernovanın toz üretiminde ikinci bir faza geçildiğini gösteriyor. Süpernova yeteri kadar soğuduğu sırada, bir kez karbonca zengin malzeme ve diğer yıkıntılar meydana geldi mi, tozun içinde kaynaşma başlıyor ve üretim hızlanıyor. 868. günde, yani Gall ve ekibinin süpernovayı son gözlemleyişinde, gaz miktarı Güneş’in kütlesinin binde 2,5’una, yani Dünya’nın kütlesinin 830 katına karşılık geliyordu.
Eğer artan toz üretimi böyle devam ederse, tıpkı SN 1987A süpernovasında gözlendiği gibi, SN 2010jl de 20 yıl içerisinde Güneş’in kütlesinin yarısına karşılık gelecek miktarda toz parçacığı üretmiş olacak. Gall’e göre eğer erken evrende çok sayıda süpernova aynı hızla kozmik toz üretimi yapmış ise, bu süreç genç evreni kaplayan tozu açıklayabilir.
