At optrevle et meteoritmysterium afslører solsystemets oprindelseshistorie

Den voldsomme begivenhed, der sandsynligvis gik forud for vores solsystems dannelse, rummer løsningen på et mangeårigt meteoritmysterium, siger nyt arbejde fra Carnegies Alan Boss offentliggjort i The Astrophysical Journal .

Råmaterialet, som vores solsystem var opbygget af, blev spredt, da chokbølgen fra en eksploderende supernova sprøjtede materiale ind i en sky af støv og gas, hvilket fik det til at kollapse ind i sig selv. I kølvandet på denne begivenhed blev det meste af det indsprøjtede stof trukket ind i midten af ​​hvirvelvinden, hvor den intense opbygning af tryk gjorde det muligt for nuklear fusion at begynde, og solen blev født. Den unge stjerne var omgivet af en roterende skive af den resterende gas og støv, hvorfra planeterne og andre solsystemlegemer - hvoraf nogle til sidst brød sammen og dannede asteroider og meteoritter - smeltede sammen.

"Mysteriet opstår ved at studere den isotopiske sammensætning af meteoritter, som kan bruges som et laboratorium til at teste teorier om solsystemets dannelse og evolution," forklarer Boss.

Isotoper er versioner af grundstoffer med det samme antal protoner, men et andet antal neutroner. Nogle gange, som det er tilfældet med radioaktive isotoper, kan antallet af neutroner til stede i kernen gøre isotopen ustabil. For at opnå stabilitet frigiver isotopen energiske partikler, som ændrer dens antal protoner og neutroner og omdanner det til et andet element, kaldet en datterisotop.

Tilføjet Boss:"Fordi vi ved præcis, hvor lang tid denne proces tager for forskellige radioaktive isotoper, kan måling af mængden af ​​datterprodukter i meteoritter fortælle os, hvornår og muligvis hvordan de er dannet."

For eksempel bliver jernisotopen med en atomvægt på 60 kun produceret i betydelige mængder ved en supernovaeksplosion, og det tager 2,6 millioner år for halvdelen af ​​atomerne at henfalde - dens såkaldte "halveringstid" - til sin datterisotop kobolt-60. Så når betydelige mængder af kobolt-60 findes i primitive meteoritter kaldet kulholdige kondritter, fortæller dette forskerne, at råmaterialet, hvorfra kondritten blev konstrueret, indeholdt resterne af en supernovaeksplosion, der fandt sted blot et par millioner år før dens dannelse.

Kondritregistreringen kan bruges til at bekræfte supernovaens oprindelseshistorie for vores solsystem. Men andre, mindre primitive, ikke-kulstofholdige meteoritter mangler denne jern-60-sammensætning, hvilket betyder, at materialet, som de er dannet af, ikke stammer fra en stjerneeksplosion. Så hvor kom det fra?

"Der er ikke givet nogen fysisk forklaring på denne dramatiske ændring," sagde Boss.

Han har finpudset sofistikerede modeller af vores solsystems dannelse i adskillige årtier og var en af ​​ophavsmændene til supernova-injektionsoprindelseshistorien. Ved at forlænge den tidsperiode, der afspejles i hans simuleringer, var han i stand til at vise, at efter at have udløst kollapset, der forsynede kondritterne med jern-60, fejer supernovaens stødfront det interstellare støv væk ud over den resulterende skive og accelererer den resulterende protostjerne til en hastighed flere kilometer i sekundet. Dette er tilstrækkeligt til at drive den unge sol til at støde på et nyt område af interstellart materiale, der er udtømt i jern-60 og andre supernova-genererede isotoper inden for en million år.

"Efter at have arbejdet på problemet med supernova-udløsning og -injektion siden midten af ​​90'erne, var det forbløffende endelig at kunne forbinde denne model med de meteoriske beviser," konkluderede Boss. "Det afslutter denne fortælling med en pæn sløjfe." + Udforsk yderligere

Nyt arbejde tilbyder friske beviser, der understøtter supernova-chokbølgeteorien om vores solsystems oprindelse