Mało-masywna supernowa sprowokowała powstawanie Układu Słonecznego

dnia 29/11/2016
Źródło: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Źródło: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Zespół badaczy pracujących pod kierownictwem prof. Yong-Zhonga Quiana z University of Minnesota School of Physics and Astronomy wykorzystał nowe modele oraz dowody meteorytowe do wykazania, że mało-masywna supernowa sprowokowała powstawanie naszego Układu Słonecznego.

Wyniki badań opublikowano w najnowszym wydaniu periodyku  Nature Communications.

Około 4.6 miliardów lat temu obłok gazu i pyłu, z którego z czasem powstał nasz Układ Słoneczny, był rozproszony. Kolaps grawitacyjny obłoku doprowadził do powstania proto-Słońca z otaczającym je dyskiem, z którego powstały planety. Supernowa – gwiazda eksplodująca pod koniec swojego życia – miałaby wystarczająco dużo energii, aby sprężyć taki obłok gazu. Jednak jak dotąd nie było przekonywujących dowodów wspierających teorię mówiącą o takich początkach Układu Słonecznego.

Qian wraz ze swoimi współpracownikami zdecydował się skupić się na krótkotrwałych jądrach obecnych we wczesnym Układzie Słonecznym. Z uwagi na krótki czas ich życia, owe jądra mogły pochodzić tylko z supernowej. Ich obfitość we wczesnym Układzie Słonecznym  została wyliczona z produktów ich rozpadu obecnych w meteorytach. Jako odłamki z czasów powstawania Układu Słonecznego, meteoryty można uznać za swego rodzaju cegły i pył pozostały na placu budowy. Mogą one bardzo wiele powiedzieć nam o Układzie Słonecznym, o jego składzie chemicznym oraz o tym jakie krótkotrwałe jądra atomowe dostarczyła supernowa.

„To dowody, których potrzebowaliśmy do wytłumaczenia w jaki sposób powstał Układ Słoneczny,” mówi Qian. „Uzyskane przez nas wyniki wskazują na mało-masywną supernową.”

Qian jest ekspertem od powstawania jąder atomowych w eksplozjach supernowych. Jego wcześniejsze badania skupiały się na różnych mechanizmach prowadzących do ich powstawania w supernowych o różnych masach. W skład jego zespołu wchodził m.in. główny autor artykułu Projjwal Banerjee. Qian i Banerjee uświadomili sobie, że wcześniejsze badania procesów, które doprowadziły do powstania Układu Słonecznego prowadzono zakładając masywną supernową, która pozostawiłaby po sobie całą paletę odcisków, których nie mogliśmy znaleźć w meteorytach.

Qian wraz ze współpracownikami postanowił sprawdzić czy mało-masywna supernowa, o masie rzędu 12 mas Słońca, może wytłumaczyć skład chemiczny meteorytów. Naukowcy na początku zajęli się berylem-10, krótkotrwałym jądrem o 4 protonach i 6 neutronach. Tego typu jądra powszechnie występują w meteorytach.

W rzeczy samej, wszechobecność berylu-10 była od lat ciekawa sama w sobie. Wielu naukowców teoretyzowało, że spallacja (kruszenie jądra atomowego) – proces w którym wysoko-energetyczne cząstki odrywają protony lub neutrony z jąder atomowych – odpowiedzialna jest za obecność berylu-10 w meteorytach. Qian mówi, że ta hipoteza zawiera wiele słabych punktów i zakłada, że beryl-10 nie może powstać w supernowych.

Wykorzystując nowe modele supernowych, Qian ze swoimi współpracownikami wykazał, że beryl-10 może powstać w procesie spallacji przez neutrina w eksplozji supernowych o niskiej i wysokiej masie. Niemniej jednak, tylko rozpoczęcie powstawania Układu Słonecznego wskutek mało-masywnej eksplozji zgadza się ze składem chemicznym meteorytów.

„Wyniki opisane w naszym artykule otworzyły zupełnie nowy kierunek w naszych badaniach,” mówi Qian. „Oprócz tego, że mało-masywna supernowa tłumaczy obfitość berylu-10, model tłumaczy także obecność krótkotrwałych jąder wapnia-41, palladu-107 i innych także odkrywanych w meteorytach.”

Źródło: University of Minnesota


Wspieraj Puls Kosmosu w rozpowszechnianiu wiedzy astronomicznej – kliknij poniżej:

ppme