space

Несколько сверхновых, возможно, засадили нашу солнечную систему семенами планет

Волна взрывающихся звезд могла создать условия, необходимые для построения солнечной системы. Новое исследование, исследующее близлежащую область звездообразования, исследует условия, которые могли быть похожи на те, которые были обнаружены в ранней солнечной системе, чтобы попытаться решить выдающуюся загадку того, как радиоактивные элементы, необходимые для образования планет, попали в окружающую среду вокруг Солнца.

Новое открытие делает вывод о том, что такие частицы обычны в областях звездообразования, предполагая, что процессы, сформировавшие солнечную систему, легко доступны по всей галактике. Ученые использовали крошечные подсказки одного из первых твердых материалов, которые образовались из облака пыли, окружающего новорожденное Солнце, материала, из которого впоследствии были построены планеты.

Ключевым ингредиентом здесь является алюминий-26, элемент, построенный внутри звезд и имеющий относительно короткий срок службы, примерно 100000 лет. Поскольку на формирование первых планет, вероятно, потребовалось около миллиарда лет, присутствие этого элемента предполагает наличие поблизости источника.

Наблюдая за условиями в близлежащей области звездообразования Змееносец, ученые определили, что наиболее вероятным источником алюминия-26 для нашей Солнечной системы является серия ближайших сверхновых, а не одно удачное событие. «Большая часть работы по пониманию источника алюминия-26 и других короткоживущих радионуклидов в Солнечной системе по необходимости была полностью идеализирована», — сказал Джон Форбс, астроном из Института Флэтайрон в Нью-Йорке и ведущий автор книги.

«Змееносец предлагает нам реальный пример того, как это может происходить, что чрезвычайно полезно при работе с таким сложным процессом».

Смерть жизни

Исследователи добыли алюминий-26, сосредоточив внимание на включениях, богатых кальцием и алюминием (CAI), которые представляют собой зерна субмиллиметрового размера, обнаруженные в метеоритах. Планеты образуются, когда материал, оставшийся от рождения звезды, конденсируется в более мелкие сгустки. CAI являются значительным источником тепла во время формирования планет, высушивая миры и уменьшая количество выживающей воды.

Но откуда взялись эти крошечные фрагменты? Алюминий-26 — один из многих металлов, производимых в огненном сердце массивных звезд. Когда звезда становится сверхновой и взрывается, она распространяет свои внутренности по соседней галактике. Теоретически одна сверхновая может быть источником всего алюминия в Солнечной системе.

Однако, согласно Forbes, текущие оценки выхода алюминия сверхновыми звездами в большинстве случаев недостаточно высоки, чтобы объяснить нашу Солнечную систему. «Для определенных масс звезд, которые становятся сверхновыми, производится достаточно алюминия-26, но из-за быстрого распада алюминия-26 эта сверхновая должна была произойти совсем недавно и иметь правильный диапазон масс», — сказал Forbes.

«Это возможно, но маловероятно». Змееносец — типичная область звездообразования, расположенная недалеко от Солнечной системы; прямо по соседству находится скопление, богатое массивными звездами. Гигантские звезды недолговечны по сравнению с обширной жизнью Солнца: звезда в 8 раз массивнее нашей, проживет всего 40 миллионов лет по сравнению с 10 миллиардами лет жизни Солнца.

Эта смертность делает их плохими соседями, поскольку они могут нагревать газ в соседних планетообразующих регионах, разрушая при этом ядра и диски планет. Но гигантские звезды уравновешивают это планетное вмешательство, делясь готовым запасом алюминия-26, когда они взрываются, материала, который может помочь в формировании планет.

Изучая Змееносца и соседние с ним массивные звезды в нескольких длинах волн, Форбс и его коллеги определили, что диски, которые в конечном итоге сформируют новорожденные звезды у Змееносца, скорее всего, будут залиты алюминием-26 от их умирающих соседей. Поскольку Змееносец — типичная область звездообразования, и ничто не указывает на то, что она существенно отличается от большинства, это говорит о том, что большинство звезд, включая наше Солнце, получают поток алюминия-26 от своих соседей еще до своего рождения.

Команда также искала звезды Вольфа-Райе, которые более чем в 20 раз массивнее Солнца и также считаются потенциальными донорами алюминия-26. Звезды Вольфа-Райе производят чрезвычайно сильные ветры, особенно в конце своей жизни. Эти ветры лишают звезды материала их поверхности, в том числе алюминия-26, и разносят его по окрестностям.

Согласно Forbes, одна звезда Вольфа-Райе может производить достаточно алюминия, чтобы учесть материал, обнаруженный в ранней Солнечной системе. Однако когда они изучили область звездообразования Змееносца, команда не обнаружила звезд Вольфа-Райе, которые могли бы засеять алюминий своим соседям.

«Кто-то мог умереть за последний миллион лет, но по сравнению с горсткой сверхновых, взорвавшихся за это время, это менее вероятно», — сказал Forbes. Новое исследование имеет важное значение для понимания ранней Солнечной системы.

«Открытие того, что алюминий-26 будет легко доступен для некоторых формирующихся планетных систем, очень интересно», — сказал Space.com по электронной почте Фред Цесла, планетолог из Чикагского университета. Чесла, который не участвовал в новом исследовании, изучает раннее формирование солнечной системы и вклад CAI.

«Учитывая множество ролей, которые алюминий-26 сыграл в формировании нашей солнечной системы, это означает, что те же процессы могли происходить и в других планетных системах», — сказал Цесла.

Повторный нагрев диска

Появление алюминия-26 в результате множественных звездных смертей не обходится без проблем. Чтобы сопоставить наблюдения метеоритов, ученым необходимо не только обратиться к количеству алюминия, но и объяснить так называемую «глобальную перезагрузку» алюминия в звездном диске, чтобы синхронизировать их радиогенные часы, чтобы дать им такое же видимое образование. период.

Такой сброс потребует глобального нагревания, которое приведет к испарению всех твердых частиц в солнечной системе. Такой сброс мог быть вызван вспышкой формирующегося Солнца или очень близкой сверхновой, но Forbes признает, что обе эти гипотезы имеют недостатки.

Хотя при формировании протозвезд наблюдались вспышки, такие взрывы были бы способны только нагреть диск примерно до орбиты Марса, в то время как формирование планет продолжается дальше. Между тем, объяснение этого с помощью находящейся поблизости сверхновой потребует предельной точности — она ​​должна быть достаточно близко, чтобы достаточно нагреть диск, но достаточно далеко, чтобы избежать его полного разрушения, что Forbes называет «довольно необычной ситуацией».

Исследователи отдают предпочтение варианту первого варианта, в котором угловой момент планетарного диска достаточно турбулентен, чтобы в конечном итоге весь материал оказался в пределах досягаемости молодой звезды, когда она вспыхивает. Но Цесла настороженно относится к этому объяснению.

Он указывает на частицы пыли в метеоритах, которые показывают признаки образования вокруг других звезд. Эти зерна будут уничтожены в результате глобального потепления. Вода тоже будет проблемой. Ученые полагают, что часть воды на Земле, астероиды и кометы пришли из ранней солнечной среды, основываясь на концентрации тяжелой воды в этих объектах.

В случае глобального нагрева, к которому призывают авторы, эта вода вступит в реакцию с другими молекулами водорода, и обогащение тяжелой водой будет потеряно. «Этого не произошло, поскольку мы видим эту тяжелую воду, поэтому глобального нагрева не должно было быть», — сказал Цесла.

Он указал на то, что он называет общепринятой парадигмой в метеоритном сообществе. CAI, скорее всего, сформировались близко к Солнцу, возможно, из-за тех же самых вспышек, которые авторы сочли маловероятными, а затем были перераспределены через диск материала в процессе перемешивания. Согласно Циесле, короткий период формирования CAI может быть связан с комбинацией небольших временных рамок, которые охватывает период, когда Солнце было достаточно горячим, чтобы сформировать CAI, включая алюминий-26, и распределить CAI в диске в процессе его эволюции.

Такой процесс исследовали несколько исследователей, в том числе Ciesla. «Конечно, возможно, что вы могли бы объяснить уровень алюминия-26 в Солнечной системе некоторым производством Солнца с помощью космических лучей, но я не уверен, что это работает для других короткоживущих радионуклидов, дочерние продукты которых наблюдаются в метеоритах, — сказал Forbes.

Он также отметил, что алюминий-26, который наблюдала его команда, находится в скоплении массивных звезд по соседству со Змееносцем. «Тот факт, что по соседству с этой областью звездообразования имеется большое количество алюминия-26, действительно наводит на мысль, что обогащение происходит за счет смешивания алюминия-26, производимого близлежащими массивными звездами», — сказал Форбс.

Цесла по-прежнему воодушевлена ​​идеей, что алюминий-26 будет доступен для других миров галактики. «Несмотря на то, что мы знаем, что планетное образование является прочным, вопрос заключается в том, насколько уникальными были условия и эволюционный путь, по которому шла наша солнечная система», — сказал Цесла. «В этой статье говорится, что наличие алюминия-26 не является уникальным аспектом истории нашей Солнечной системы».

Поделиться с друзьями: