Meteoritisk stjernestøv låser op for timingen af ​​supernovastøvdannelse

Støv er overalt - ikke kun på loftet eller under din seng, men også i det ydre rum. Til astronomer, støv kan være til gene ved at blokere lyset fra fjerne stjerner, eller det kan være et redskab til at studere historien om vores univers, galakse, og solsystemet.

For eksempel, astronomer har forsøgt at forklare, hvorfor nogle for nylig opdagede fjerntliggende, men ung, galakser indeholder enorme mængder støv. Disse observationer indikerer, at type II supernovaer - eksplosioner af stjerner mere end ti gange så massive som Solen - producerer rigelige mængder støv, men hvordan og hvornår de gør det, er ikke godt forstået.

Nyt arbejde fra et team af Carnegie -kosmokemister udgivet af Videnskabens fremskridt rapporterer analyser af kulstofrige støvkorn udvundet fra meteoritter, der viser, at disse korn er dannet i udstrømningen fra en eller flere type II supernovaer mere end to år efter, at stamstjernerne eksploderede. Dette støv blev derefter blæst ud i rummet for til sidst at blive inkorporeret i nye stjernesystemer, herunder i dette tilfælde, vores egen.

Forskerne - ledet af postdoktorforsker Nan Liu, sammen med Larry Nittler, Conel Alexander, og Jianhua Wang fra Carnegies Department of Terrestrial Magnetism - kom til deres konklusion ikke ved at studere supernovaer med teleskoper. Hellere, de analyserede mikroskopisk siliciumcarbid, SiC, støvkorn, der blev dannet i supernovaer for mere end 4,6 milliarder år siden og blev fanget i meteoritter, da vores solsystem blev dannet af asken fra galaksens tidligere generationer af stjerner.

Nogle meteoritter har i årtier været kendt for at indeholde en registrering af solsystemets oprindelige byggesten, inklusive stjernestøvkorn, der er dannet i tidligere generationer af stjerner.

"Fordi disse præsolare korn bogstaveligt talt er stjernestøv, der kan studeres i detaljer i laboratoriet, " forklarede Nittler, "de er fremragende sonder af en række astrofysiske processer."

Til denne undersøgelse, holdet satte sig for at undersøge tidspunktet for dannelse af supernovastøv ved at måle isotoper - versioner af grundstoffer med det samme antal protoner, men forskellige antal neutroner - i sjældne presolar siliciumcarbidkorn med sammensætninger, der indikerer, at de er dannet i type II supernovaer.

Visse isotoper gør det muligt for forskere at etablere en tidsramme for kosmiske begivenheder, fordi de er radioaktive. I disse tilfælde, antallet af neutroner til stede i isotopen gør den ustabil. For at opnå stabilitet, det frigiver energiske partikler på en måde, der ændrer antallet af protoner og neutroner, forvandler det til et andet element.

Carnegie-teamet fokuserede på en sjælden isotop af titanium, titanium-49, fordi denne isotop er produktet af radioaktivt henfald af vanadium-49, som produceres under supernovaeksplosioner og omdannes til titanium-49 med en halveringstid på 330 dage. Hvor meget titanium-49, der bliver inkorporeret i et supernovastøvkorn, afhænger således af, hvornår kornet dannes efter eksplosionen.

Ved at bruge et avanceret massespektrometer til at måle titanium-isotoperne i supernova SiC-korn med meget bedre præcision, end det kunne opnås ved tidligere undersøgelser, holdet fandt ud af, at kornene må være dannet mindst to år efter, at deres massive forældrestjerner eksploderede.

Fordi presolar supernova grafitkorn på mange måder er isotopisk ens SiC-kornene, holdet hævder også, at den forsinkede dannelsestiming gælder generelt for kulstofrigt supernovastøv, i overensstemmelse med nogle nyere teoretiske beregninger.

"Denne støvdannelsesproces kan forekomme uafbrudt i årevis, med støvet langsomt opbygget over tid, som er i overensstemmelse med astronomens observationer af varierende mængder støv, der omgiver steder med stjerneksplosioner, " tilføjede hovedforfatter Liu. "Når vi lærer mere om kilderne til støv, vi kan få yderligere viden om universets historie og hvordan forskellige stjerneabjekter inden for det udvikler sig. "