Forskere beskriver, hvordan solsystemet kunne være dannet i en boble omkring en kæmpestjerne

Forskere fra University of Rochester har offentliggjort en ny teori, der tyder på, at vores solsystem kan være dannet i en boble af gas og støv, der omgiver en kæmpe stjerne.

Teorien, offentliggjort i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, forklarer langvarige mysterier omkring solsystemets kemiske historie og struktur, herunder tilstedeværelsen af ​​sjældne isotoper i meteoritter og eksistensen af ​​vandrige planetesimaler.

Astronomerne modellerede de nødvendige betingelser for dannelsen af ​​planetesimaler - de små, stenede eller iskolde legemer, der til sidst danner planeter - omkring en kæmpestjerne med en masse omkring det dobbelte af Solen. De fandt ud af, at materiale, der falder ned på skiven fra det interstellare rum, kunne blive stærkt beriget med sjældne isotoper gennem en proces kendt som fotodisintegration, hvor højenergistråling fra stjernen absorberes af elementer, der får dem til at frigive protoner.

Denne berigelse matcher sammensætningen af ​​meteoritter, der sandsynligvis blev leveret til den tidlige Jord fra hinsides Neptun og senere genbrugt til Jordens kappe.

"Meteoritter er vores tidskapsler til at forstå solsystemets oprindelse og udvikling," sagde hovedforfatter Emily Mace, en Ph.D. kandidat i Institut for Fysik og Astronomi.

"Disse sjældne isotoper giver os mulighed for at spore den kemiske rejse af materiale fra fødslen af ​​vores solsystem op til meteoritnedslag, der aflejrede vandrigt stof tidligt i Jordens historie."

Et mysterium, som kæmpestjernemodellen løser, er eksistensen af ​​vandrige kroppe som kometer hinsides Neptun. I det mere konventionelle scenarie med solsystemet, der dannes omkring en ung sol, er det svært for flygtige arter såsom vand at kondensere i den protoplanetariske skive. Men i en skive omkring en kæmpe stjerne sker afkøling så hurtigt, at flygtige stoffer kan kondensere ud over Neptuns bane for at hjælpe med at danne vandrige planetesimaler og kometer.

"Tilstedeværelsen af ​​vandrige planetesimaler i store afstande fra vores spædbarnssol er spændende, da det betyder, at Jorden ikke behøvede udelukkende at stole på lokale vandkilder - hvilket potentielt gør det muligt for liv at opstå tidligere end tidligere antaget," sagde Mace.

Efterhånden som stjernen ældes og begynder at smelte sammen tungere grundstoffer, pulserer den og afgiver masse hurtigt og omdannes til sidst til en planetarisk tåge. Den intense stråling og stjernevinden fra denne fase spreder det meste af den resterende gas i den indre skive.

"Hvis du stod på den gamle Jord i løbet af denne tid, kunne du måske se intense ultraviolette nordlys over polerne og en meget lys stjerne på nattehimlen, mens vores værtsstjerne pulserer og dør," sagde Mace.

Mens beviser for boblehypotesen forbliver uhåndgribelige, mener University of Rochester-teamet, at fremtidige missioner endnu kan afsløre spor af den gigantiske stamfaderstjerne. Indtil store datasæt med isotopmålinger af fjerne planetesimaler bliver tilgængelige, vil teorien fortsætte med at udvikle sig gennem detaljeret modellering og sammenligning med solsystemobservationer.