"Praful este materialul de construcție al universului", spune Melissa Shahbandeh, astrofizician la Space Telescope Science Institute (STScI). De-a lungul a milioane de ani, particulele cosmice de praf și gaze se acumulează în nori mari și densi, din care se nasc planete și stele. Nu sunt multe date concrete despre originea prafului inițial, dar pe baza datelor de la Observatorul spațial James Webb al NASA, Shahbandeh și colegii săi par să fi găsit sursa acestuia din universul tânăr: ei cred că ar putea fi vorba de explozii stelare gigantice numite supernove reactive, ale căror unde de șoc intense pot mătura ejecta supernovelor în spațiul înconjurător.

Rezultatele, prezentate săptămâna trecută la reuniunea American Astronomical Society și programate pentru publicare în The Astrophysical Journal, sunt impresionante potrivit lui Lifan Wang, astrofizician la Universitatea Texas A&M. "Este uimitor că suntem capabili să colectăm aceste date cu telescopul spațial James Webb", spune el. "Dacă putem înțelege cum s-a format praful în primele zile, am putea fi capabili să înțelegem cum am ajuns în prezent", adaugă Shahbandeh, care spune că rezultatele ne-ar putea ajuta, să înțelegem de unde provine Pământul și tot ce se află pe el.

În stelele cu o masă de 1-10 ori mai mare decât cea a Soarelui nostru, care și-au consumat combustibilul de hidrogen și au acumulat o masă critică de elemente mai grele, precum carbonul și siliciul, se acumulează în atmosfera exterioară rece și sunt îndepărtate de vânturile stelare puternice. Totuși, astronomii au descoperit cantități uriașe de praf în universul timpuriu, chiar dacă stelele au nevoie de sute de milioane sau chiar miliarde de ani pentru a îmbătrâni și a deveni surse de praf. Experții suspectează că la începutul istoriei cosmice, supernovele cu colaps de nucleu - care se formează atunci când stelele gigantice își epuizează combustibilul și implodează - ar fi putut furniza praful, deoarece stelele care explodează pot produce rapid elemente grele care se condensează în particule de praf.

Însă supernovele sunt dificil de detectat din cauza naturii lor efemere, iar praful provenit de la acestea este și mai greu de găsit deoarece se răcește pe măsură ce se extinde și dispare din spectrul analizat de telescoape. Astrofizicianul Ori Fox de la STScI a bănuit că telescoapele mai sensibile ar putea dezvălui o "mină de aur", așa că în 2019 echipa sa a cartografiat zeci de supernove cu colaps de nucleu folosind telescopul spațial Spitzer în infraroșu, aflat la sfârșit de carieră. Imaginile au avut o rezoluție prea mică pentru a vedea praful, dar cercetătorii sperau să le reexamineze cu un instrument din viitor.

NASA a lansat James Webb, care are o oglindă uriașă și camere în infraroșu ultrasensibile în 2021. În următorii ani, experții au identificat mai mult de 200 supernove vizate, multe dintre acestea fiind cartografiate de Spitzer. După analiza unora, Fox, Shahbandeh și colegii lor au găsit ceea ce căutau. Au văzut lungimi de undă caracteristice prafului de aluminiu, silicat și carbon în spectrele a patru perechi de supernove reactive vechi de sute de milioane ani. Una dintre supernovele studiate, 2005ip, conținea praf cu o masă echivalentă cu 10% din Soarele nostru, de departe cea mai mare cantitate detectată vreodată într-o supernovă extragalactică. Supernova mai apropiată, 2009hd, a produs praf echivalent cu jumătate din masa Soarelui nostru.

Pentru a determina dacă supernova producea într-adevăr praf, cercetătorii au comparat spectrul James Webb al 2005ip cu un spectru obținut cu 15 ani mai devreme cu telescopul Spitzer. Datele Spitzer indicau praf de carbon, datele James Webb au dezvăluit și cantități mult mai mari de praf de siliciu, sugerând că supernova a produs și mai mult praf între timp.

Echipa de cercetători consideră că stelele gigantice din ultimele etape ale vieții lor produc elemente mai grele care se unesc în particule de praf, formând un înveliș rece și dens în jurul nucleului. Atunci când miezul stelei se prăbușește și steaua explodează, unda de șoc dispersează praful. Acest mecanism poate explica cantitatea de praf observată în universul timpuriu, mai ales că unii astronomi cred că supernovele reactive erau mai frecvente în această perioadă.

Desigur, vor fi necesare cercetări suplimentare cu privire la aceste rezultate, datele așteptând doar să fie analizate. Datele de la telescopul James Webb și alte telescoape gigantice care vor deveni operaționale în curând, cum ar fi Observatorul Vera C. Rubin, ar putea în curând să ofere o imagine și mai clară asupra rolului supernovelor în cosmosul tânăr. "Acum 20 ani descopeream peste o sută de supernove pe an. În curând vom descoperi o sută de supernove în fiecare minut", spune Fox.