画像クレジット：ハッブル
ジャーナルNatureに掲載された新しい記事は、宇宙で最も初期の固体粒子のいくつかに関する長年の謎を解決するのに役立ちます。過去には高温のダストが発見されていましたが、低温のダストはほとんど見えませんでした–今まで。超新星は、後に惑星、岩石、そして人々を形成するダストを生成するのに非常に効率的であるようです。
いくつかの超新星が悪い習慣を持っていることを発見しました–彼らは宇宙の塵として知られている大量の煙を吐き出します。これは、宇宙塵の起源に関する長年の謎を解決し、爆発する星である超新星が宇宙で最初にこれまでにない固体粒子を生成した原因であったことを示唆しています。
首相容疑者
超新星とは、星の寿命の終わりに発生する激しい爆発です。彼らは私たちの銀河で約50年ごとに発生し、2つの主なタイプがあります–タイプIaとII。タイプIIは、質量が太陽の質量（Msun）の8倍を超える非常に大規模な星の爆発です。これらの星は、わずか数百万年で水素とヘリウムの燃料を使い果たし、「太陽が燃料を燃やすよりも数千倍も速く」、「速く生きて若くなって」います。燃料供給がなくなると、星は重くて重い元素を燃やさなければならず、最終的には、星の内部が崩壊して中性子星またはブラックホールが形成され、外側の部分が飛ばされるまで生き続けることができなくなります。大変動でオフ私たちは超新星と呼びます。巨大な爆発は、X線、光学波長、および無線波長で輝くシェルに周囲のガスを吹き飛ばし、銀河を通して衝撃波を送ります。超新星は、太陽が一生の間に生成するよりも、一瞬に多くのエネルギーを放出します。最も近い巨大な星、星座オリオンのベテルギウスが超新星に行くとしたら、それは（短期間）満月よりも明るいでしょう。
宇宙の煙幕
星間塵は、星の間の空間に浮遊する固体物質の小さな粒子で構成されています-サイズは通常、タバコの煙のサイズです。それは私たちが家で掃除する塵と同じではありません、そして実際、地球は宇宙の塵の巨大な塊です！星や銀河から放出される光の約半分を遮断し、宇宙に対する私たちの見方に大きな影響を与えます。ただし、この「ほこりっぽい」雲には銀の裏地があります。天文学者は、赤外線（IR：10〜100ミクロン）とサブミリメートル（長波長）で動作するように設計された特別なカメラを使用して、盗まれたスターライトを放射するほこりを「見る」ことができるためです。 sub-mm：0.3 – 1mm）電磁スペクトルの一部。そのようなカメラの1つはSCUBAと呼ばれ、ハワイのジェームズクラークマクスウェル望遠鏡に設置されています。 SCUBAは、英国で構築された装置で、サブmmの波長の光波を検出し、最も遠い星や銀河が見られる場所まで塵を直接見ることができます。
ほこりっぽい始まり
SCUBAを使用した最近の観測では、宇宙が地球と太陽系が形成されるずっと前に、宇宙が現在の年齢の1/10しかなかったときに、銀河とクエーサーに大量のダストが存在することが示されています。遠方の宇宙にこのすべての塵が存在することは、遠方の銀河から脱出して地球上で見られる星光の量を制限するため、天文学者が巨大な光学望遠鏡で見ることができるものに大きな影響を与えます。
宇宙の初期には非常に多くの固体粒子があったことは、塵が主に寿命の終わり近くの赤い巨大星からの冷たい風で主に形成されたと信じていたので、天文学者には大きな驚きでした。星がその進化のこの段階に到達するには長い時間がかかるため（太陽は約90億年かかる）、このように大量の塵が生成されるのに十分な時間はありませんでした。
「ほこりは宇宙のカーペットの下で一掃されました–何年もの間、天文学者はそれを星から光を隠す方法のために迷惑として扱いました。しかし、それから、宇宙の端、最も初期の星や銀河のほこりがあることに気づき、その基本的な起源さえ知らないことに気づきました」とDunne博士は説明しました。
超新星はまた、炭素や酸素などの重元素を大量に生成し、それらを星間空間に放出します。これらは私たちの体を構成する要素であり、それらはダスト粒子を構成する要素でもあるので、超新星は長い間宇宙ダストの起源の謎の主な疑いの的でした。最も重い星が寿命に達して超新星として爆発するのに数百万年しかかからないため、宇宙の初期に見られるものを説明するのに十分な速さで塵を作ることができました。ただし、このチームの作業が行われるまで、超新星で発見されたほこりはごくわずかでした。つまり、天文学者には喫煙用の銃は残っていましたが、「煙」はありませんでした
カーディフの博士課程の学生であるヘイリーモーガンは、「超新星が効率的なダスト「工場」である場合、それぞれがダスト中の太陽の質量よりも多くを生産するだろう」と述べました。
「大質量星は、天文学的基準によって瞬く間に超新星になるように進化するので、初期の宇宙が非常に埃っぽく見える理由を簡単に説明することができます。」とエジンバラ王立天文台のロブ・アイビソン博士は付け加えました。
超新星探偵
カーディフとエジンバラのチームは、最近の超新星の残骸からのダストからの放出を探すためにスキューバを使用しました。カシオペアAは、約320年前に起こった超新星の名残です。地球から11,000光年離れたカシオペア座にあり、直径は約10光年です。 Cas Aは空で最も明るい電波源であるため、光からX線までの多くの波長でよく研究されています。下の画像は、X線、光学、赤外線、および無線でのCas Aを示しています。 X線は非常に高温のガス（1000万ケルビン）をたどり、その他の波長は次の物質を追跡します：1万度（光学）、100 K（IR）の高温ダスト、および高エネルギー電子（無線）
天文学者は何十年もの間超新星残骸の中のダストを探していましたが、上のISO赤外線画像のような非常に暖かいダストのみを検出できる装置を使用していました。 SCUBAには、非常に冷たい塵を見ることができるという利点があります。これは、より長いサブmm波長で動作するためです。
「火がついているときに鉄の火かき棒だけが光っているのを見るのと同じように、赤外線カメラでほこりを見ることができるのは、気温が25ケルビンよりも高いときだけですが、スキューバは寒いときにもそれを見ることができます。」カーディフ大学の天体物理学のリーダーであるスティーブイールズ博士は説明しました。
冷たい証拠
SCUBAは、太陽の質量の1〜4倍多い大量のダストをCas A残骸から発見しました。これは、以前に見られたものの1,000倍以上です。これは、Cas Aが利用可能な要素からダストを作成するのに非常に効率的だったことを意味します。ほこりの温度は非常に低く、18ケルビン（-257℃）であり、これがこれまで見られなかった理由です。以下は、SCUBAで撮影した850および450ミクロンのCas Aの2つのサブmm画像です。左の画像は上のラジオの画像に少し似ていることがわかります。これは、ラジオ画像を作る高エネルギー電子がわずかに短い波長でそのエネルギーの一部を放出するためです– 850ミクロンでサブmm発光を汚染します。真ん中の画像は汚染がはるかに少ない450ミクロンであり、この放出のほとんどは冷たい塵からのものです。汚染物質を取り除くと、別の写真になります（右）。すべてのほこりが残骸の下半分に見られ、2つのサブmm画像がはるかに似ているように見えます！
無線汚染のない850ミクロン
「パズルは、発生するX線放射から100万度を超えるガスが存在することがわかっている場合に、ダストが非常に低温のままでいる方法です。」物理学と天文学の学部長、マイクエドマンズ教授カーディフ。
ダストはまた、天の川や他の銀河の「日常的な」種類のダストとは異なる特性を持っています。おそらくそれがまだ非常に若く、比較的自然のままであるためか、サブミリで「輝く」方が優れています。すべての超新星が粉塵を作るのにこれほど効率的だった場合、それらは銀河で最大の粉塵「工場」になります。超新星の喫煙は、宇宙の初期に見られた大量の塵の謎の解決策を提供します。
「これらの観察は、宇宙で最初の固体粒子がどのように作成されたかについての食欲をそそる一瞥を私たちに与えます」とヘイリー・モーガンは言いました。
元のソース：カーディフ大学のニュースリリース
