Damm finns överallt i rymden, men det genomgripande är något som astronomer inte vet mycket om. Kosmiskt stoft är också svårfångat, eftersom det bara varar cirka 10 000 år, en kort period i en stjärnas liv. 'Vi vet inte bara inte vad det är, utan vi vet inte var det är tillverkat eller hur det kommer ut i rymden', säger Donald York, professor vid University of Chicago. Men nu har York och en grupp medarbetare observerat ett dubbelstjärnigt system, HD 44179, som kan skapa en dammfontän. Upptäckten har omfattande konsekvenser, eftersom damm är avgörande för vetenskapliga teorier om hur stjärnor bildas.
Dubbelstjärnesystemet sitter inom vad astronomer kallar den röda rektangeln, en nebulosa full av gas och damm som ligger cirka 2 300 ljusår från jorden.
En av dubbelstjärnorna är en postasymptotisk jättegren (post-AGB) stjärna, en typ av stjärnastronomer betraktar som en trolig källa till damm. Dessa stjärnor, till skillnad från solen, har redan bränt allt väte i sina kärnor och har kollapsat och bränt ett nytt bränsle, helium.
Under övergången mellan brinnande väte och helium, som sker under tiotusentals år, förlorar dessa stjärnor ett yttre lager av sin atmosfär. Damm kan bildas i detta kylskikt, vilket strålningstryck som kommer från stjärnans inre driver ut dammet bort från stjärnan, tillsammans med en hel del gas.
I dubbelstjärniga system kan en skiva av material från post-AGB-stjärnan bildas runt den andra mindre, långsammare utvecklande stjärnan. 'När skivor bildas inom astronomi, bildar de ofta jetstrålar som blåser en del av materialet ut ur det ursprungliga systemet och distribuerar materialet i rymden,' förklarade York.
En konstnärs återgivning av det möjliga utseendet av dubbelstjärnesystemet i Röda rektangelnebulosan. Kredit: Steve Lane
'Om ett moln av gas och damm kollapsar under sin egen gravitation, blir det omedelbart varmare och börjar avdunsta,' sa York. Något, möjligen damm, måste omedelbart kyla molnet för att förhindra att det värms upp igen.
Den jättelika stjärnan som sitter i den röda rektangeln är bland dem som är alldeles för heta för att tillåta dammsugning i deras atmosfärer. Och ändå omsluter en gigantisk ring av dammig gas den.
Witts team gjorde cirka 15 timmars observationer av dubbelstjärnan under en sjuårsperiod med 3,5-metersteleskopet vid Apache Point Observatory i New Mexico. 'Våra observationer har visat att det med största sannolikhet är gravitations- eller tidvatteninteraktionen mellan vår röda rektangeljättestjärna och en nära solliknande följeslagsstjärna som gör att material lämnar jättens hölje', säger samarbetspartner Adolph Witt, från University of Toledo.
En del av detta material hamnar i en skiva av ackumulerande damm som omger den där mindre följeslagaren. Gradvis, under en period av cirka 500 år, spiralerar materialet in i den mindre stjärnan.
Strax innan detta händer skjuter den mindre stjärnan ut en liten del av det ackumulerade materialet i motsatta riktningar via två gasstrålar, kallade 'bipolära jets'.
Andra mängder av materia som dras från jättens hölje hamnar i en skiva som går runt båda stjärnorna, där den svalnar. 'De tunga grundämnena som järn, nickel, kisel, kalcium och kol kondenserar ut till fasta korn, som vi ser som interstellärt damm, när de lämnar systemet,' förklarade Witt.
Kosmisk dammproduktion har undgått teleskopisk upptäckt eftersom den bara varar i kanske 10 000 år - en kort period i en stjärnas livstid. Astronomer har observerat andra föremål som liknar den röda rektangeln i jordens närhet till Vintergatan. Detta tyder på att den process som Witts team har observerat är ganska vanlig när den ses under galaxens livstid.
'Processer som mycket liknar det vi observerar i Röda rektangelnebulosan har hänt kanske hundratals miljoner gånger sedan Vintergatans bildande,' sa Witt, som gick ihop med långvariga vänner i Chicago för studien.
Teamet hade bestämt sig för att uppnå ett relativt blygsamt mål: hitta den röda rektangelns källa till långt ultraviolett strålning. Den röda rektangeln visar flera fenomen som kräver långt ultraviolett strålning som strömkälla. 'Problemet är att den mycket lysande centrala stjärnan i den röda rektangeln inte är tillräckligt varm för att producera den UV-strålning som krävs,' sa Witt, så han och hans kollegor gav sig iväg för att hitta den.
Det visade sig att ingen av stjärnorna i det binära systemet är källan till UV-strålningen, utan snarare den varma, inre delen av skivan som virvlar runt den sekundära, som når temperaturer nära 20 000 grader. Deras observationer, sa Witt, 'har varit mycket mer produktiva än vi kunde ha föreställt oss i våra vildaste drömmar.'
Källa: University of Chicago