Semesta dipenuhi dengan debu kosmik. Planet-planet terbentuk dalam awan debu yang berputar-putar di sekitar bintang muda; Jalur debu menyembunyikan bintang yang lebih jauh di Bimasakti di atas kita; Dan hidrogen molekuler terbentuk pada butiran debu di ruang antarbintang.
Bahkan jelaga dari lilin sangat mirip dengan debu karbon kosmik. Keduanya terdiri dari butiran karbon silikat dan amorf, meskipun ukuran butir dalam jelaga 10 kali atau lebih besar dari ukuran butir khas di ruang angkasa.
Tapi dari mana debu kosmik itu berasal?
Sekelompok astronom telah mampu mengikuti debu kosmik yang diciptakan setelah ledakan supernova. Penelitian baru tidak hanya menunjukkan bahwa butiran debu terbentuk dalam ledakan besar ini, tetapi juga dapat bertahan dari gelombang kejut berikutnya.
Bintang-bintang pada awalnya menarik energi mereka dengan menggabungkan hidrogen menjadi helium jauh di dalam inti mereka. Namun akhirnya bintang akan kehabisan bahan bakar. Setelah fisika sedikit berantakan, inti yang dikontrak bintang akan mulai melebur helium menjadi karbon, sementara cangkang di atas inti terus melebur hidrogen menjadi helium.
Pola ini berlanjut untuk bintang bermassa sedang hingga tinggi, menciptakan lapisan pembakaran nuklir yang berbeda di sekitar inti bintang. Jadi siklus kelahiran dan kematian bintang terus menghasilkan dan menyebarkan unsur-unsur yang lebih berat sepanjang sejarah kosmik, menyediakan zat yang diperlukan untuk debu kosmik.
"Masalahnya adalah bahwa meskipun butiran debu yang terdiri dari unsur-unsur berat akan terbentuk di supernova, ledakan supernova begitu keras sehingga butiran debu mungkin tidak bertahan," kata rekan penulis Jens Hjorth, kepala Pusat Kosmologi Gelap di Niels Bohr Institut dalam siaran pers. "Tapi butiran kosmik dengan ukuran yang signifikan memang ada, jadi misterinya adalah bagaimana mereka terbentuk dan selamat dari gelombang kejut berikutnya."
Tim yang dipimpin oleh Christa Gall menggunakan ESO's Very Large Telescope di Paranal Observatory di Chile utara untuk mengamati supernova, dijuluki SN2010jl, sembilan kali dalam beberapa bulan setelah ledakan, dan untuk kesepuluh kalinya 2,5 tahun setelah ledakan. Mereka mengamati supernova di kedua panjang gelombang terlihat dan inframerah dekat.
SN2010jl 10 kali lebih terang dari supernova rata-rata, membuat bintang yang meledak 40 kali massa Matahari.
"Dengan menggabungkan data dari sembilan set pengamatan awal, kami dapat melakukan pengukuran langsung pertama tentang bagaimana debu di sekitar supernova menyerap berbagai warna cahaya," kata pemimpin penulis Christa Gall dari Aarhus University. "Ini memungkinkan kita untuk mengetahui lebih banyak tentang debu daripada yang mungkin terjadi sebelumnya."
Hasilnya menunjukkan bahwa pembentukan debu dimulai segera setelah ledakan dan berlanjut selama periode waktu yang lama.
Debu awalnya terbentuk dalam material yang dikeluarkan bintang ke luar angkasa bahkan sebelum meledak. Kemudian gelombang kedua pembentukan debu terjadi, melibatkan bahan terlontar dari supernova. Di sini butiran debu berukuran sangat besar - seperseribu milimeter diameternya - membuatnya tahan terhadap gelombang kejut berikutnya.
"Ketika bintang meledak, gelombang kejut menghantam awan gas lebat seperti dinding bata. Semuanya dalam bentuk gas dan sangat panas, tetapi ketika letusan menghantam 'dinding' gas terkompresi dan mendingin menjadi sekitar 2.000 derajat, ”kata Gall. “Pada suhu ini dan elemen kepadatan dapat membentuk inti dan membentuk partikel padat. Kami mengukur butiran debu sebesar sekitar satu mikron (seperseribu milimeter), yang besar untuk butiran debu kosmik. Mereka begitu besar sehingga mereka bisa bertahan dalam perjalanan selanjutnya menuju galaksi. ”
Jika produksi debu di SN2010jl terus mengikuti tren yang diamati, pada 25 tahun setelah ledakan supernova, total massa debu akan memiliki setengah massa Matahari.
Hasilnya telah dipublikasikan di Nature dan tersedia untuk diunduh di sini. Siaran pers Niels Bohr Institute dan siaran pers ESO juga tersedia.
