At studere radioaktivt aluminium i stjernesystemer låser op for formationshemmeligheder

Et internationalt hold af astronomer, herunder Stella Offner fra University of Texas i Austin, har foreslået en ny metode til dannelse af aluminium-26 i stjernesystemer, der danner planeter. Fordi dets radioaktive henfald menes at udgøre en varmekilde til planeternes byggesten, kaldet planetesimals, det er vigtigt for astronomer at vide, hvor aluminium-26 kommer fra. Deres forskning er offentliggjort i det aktuelle nummer af The Astrophysical Journal .

"Atomer som aluminium og dets radioaktive isotop aluminium-26 giver os mulighed for at udføre solsystemets arkæologi, '" sagde Offner. "Det er spændende, at overflod af forskellige atomer i dag kan give fingerpeg om dannelsen af ​​vores solsystem for milliarder af år siden."

Siden dens opdagelse i Allende-meteoritten i 1976, astronomer har diskuteret oprindelsen af ​​den betydelige mængde aluminium-26 i vores tidlige solsystem. Nogle har foreslået, at den blev blæst hertil af supernovaeksplosioner og vinde fra massive stjerner. Imidlertid, disse scenarier kræver en hel del chancer:Vores sol og planeter skal dannes i nøjagtig den rigtige afstand fra massive stjerner, som er ret sjældne.

Offners hold har foreslået en forklaring, der ikke kræver en ekstern kilde. De foreslår, at aluminium-26 blev dannet tæt på den unge sol i den indre del af dens omgivende planetdannende skive. Da materiale faldt fra skivens indre kant ned på solen, det skabte chokbølger, der producerede højenergi-protoner kendt som kosmiske stråler.

Forlader solen med næsten lysets hastighed, de kosmiske stråler slog ind i den omgivende skive, kolliderer med isotoperne aluminium-27 og silicium-28, ændre dem til aluminium-26.

På grund af dens meget korte halveringstid på omkring 770, 000 år, aluminium-26 skal være blevet dannet eller blandet ind i den unge sols omgivende planetdannende skive kort før kondenseringen af ​​det første faste stof i vores solsystem. Det spiller en vigtig rolle i dannelsen af ​​planeter som Jorden, da det kan give tilstrækkelig varme gennem radioaktivt henfald til at producere planetariske legemer med lagdelt indre (som Jordens faste kerne toppet af en stenet kappe og derover, en tynd skorpe). Det radioaktive henfald af aluminium-26 hjælper også med at udtørre tidlige planetesimaler for at producere vandfattige, klippeplaneter.

Aluminium-26 ser ud til at have et ret konstant forhold til isotopen af ​​aluminium-27 i de ældste kroppe i vores solsystem, kometerne og asteroiderne. Siden opdagelsen af ​​aluminium-26 i meteoritter (som er chips fra asteroider), en betydelig indsats er blevet rettet mod at finde en plausibel forklaring på både dens introduktion i vores tidlige solsystem og det faste forhold mellem aluminium-26 og aluminium-27.

Offners team fokuserede deres undersøgelser på en overgangsperiode under solens dannelse:når gassen omkring den unge stjerne bliver opbrugt, og mængden af ​​gas, der falder ned på solen, falder betydeligt. Næsten alle unge stjerner gennemgår denne overgang i løbet af de sidste par ti til hundredtusindvis af års dannelse.

Da vores sol dannedes, indfaldende gas fulgte magnetiske feltlinjer til dens overflade. Dette frembragte en voldsom chokbølge, "tilvækstchokket, ", der accelererede kosmiske stråler. Disse kosmiske stråler strømmede ud, indtil de ramte gas i den planetdannende skive og forårsagede kemiske reaktioner. Forskerne beregnede forskellige modeller for denne proces.

"Vi fandt ud af, at lav tilvækst er i stand til at producere mængden af ​​aluminium-26, og forholdet mellem aluminium-26 og aluminium-27, der er til stede i solsystemet, " sagde avisens hovedforfatter, Brandt Gaches fra Tysklands Universitet i Köln.

Den foreslåede mekanisme er generelt gyldig for en bred vifte af lavmassestjerner, inklusive sollignende stjerner. Det er i disse systemer, at astronomer har opdaget størstedelen af ​​de nu kendte exoplaneter.

"Kosmiske stråler, der blev accelereret ved tilvækst til dannelse af unge stjerner, kan give en generel vej for aluminium-26 berigelse i mange planetsystemer, " konkluderede Gaches, "og det er et af de store spørgsmål, om den foreslåede mekanisme for acceleration gennem chokbølger vil blive observeret i at danne stjerner."