Ziarna pyłu pozostałościami gwiezdnych eksplozji sprzed miliardów lat

dnia 09/03/2016

dustgrainsco

W materii meteorytowej na Ziemi odkryto mikroskopijne ziarna pyłu , które mogły powstać w gwiezdnych eksplozjach, do których doszło na długo przed powstaniem Słońca.

To czy owe ziarna pyłu gwiezdnego znane jako „ziarna przed-słoneczne” powstał w klasycznych wybuchach nowych, jest tematem trwających badań z zakresu eksperymentalnej fizyki jądrowej, prowadzonych w National Superconducting Cyclotron Laboratory na Michigan State University.

Owe badania doprowadziły do ciekawych wniosków o pochodzeniu tych ziaren. Nowe wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym periodyku Physical Review Letters. Główny autor opracowania to Michael Bennet, doktorant MSU na NSCL.

Naukowcy badają czy ziarna mogły powstać w klasycznych nowych, termonuklearnych eksplozjach zachodzących na powierzchni małych gwiazd będących elementami układu podwójnego – dwóch gwiazd krążących wokół wspólnego środka masy.

Tego typu eksplozje wyrzucałyby materię gwiezdną w formie gazu i pyłu w przestrzeń międzygwiezdną. Część tego materiału mogła być surowcem, z którego powstał nasz Układ Słoneczny.

„Zachodzi tutaj swoisty proces recyklingu,” mówi Christopher Wrede, profesor fizyki na MSU i rzecznik zespołu badawczego. „Gdy gwiazdy umierają, wyrzucają materię w formie gazu i pyłu, które następnie ponownie wykorzystywane są do tworzenia kolejnych generacji gwiazd i planet.”

Aby odpowiedzieć na tą zagadkę mającą już 5 miliardów lat, Wrede wraz ze swoim zespołem z NSCL przeprowadził eksperyment, w którym stworzył i zbadał egzotyczne, radioaktywne jądra atomowe, które mają największy wpływ na produkcję izotopów krzemu w nowych.

Okazuje się, że ziarna pyłu gwiezdnego zawierają niespotykanie wysoką ilość izotopu krzemu-30, składającego się z 14 protonów i 16 neutronów. Krzem-30 jest rzadko występującym izotopem na Ziemi (najpowszechniejszy jest krzem-28).

Naukowcy wiedzą, że krzem-30 powstaje w klasycznych nowych, jednak nie wiedzieli wystarczająco dużo o reakcjach jądrowych zachodzących podczas eksplozji, aby można było oszacować jak duż powstaje w nich krzemu-30.  Stąd niepewność dotycząca pochodzenia ziaren. Nowo odkryta ścieżka reakcji jądrowych oraz komputerowe modele eksplozji zostaną wykorzystane do identyfikacji ziaren.

„Te konkretne ziarna mogą pochodzić z wybuchów klasycznych nowych, a to pozwala nam badać te wydarzenia w dość nietypowy sposób,” mówi Wrede. „Zwyczajowo moglibyśmy skierować teleskop w kierunku nowej i przyglądać się emitowanemu przez nią promieniowaniu. Jednak jeżeli można wziąć w rękę drobinę materii z tej gwiazdy i zbadać ją szczegółowo, mamy zupełnie nowe okno badań tego typu gwiezdnych eksplozji.”

Źródło: Michigan State University