Under 2011, forskare bekräftade en misstanke:Det fanns en splittring i det lokala kosmos. Prover av solvinden som kom tillbaka till jorden av Genesis-uppdraget bestämde definitivt att syreisotoper i solen skiljer sig från de som finns på jorden, månen och de andra planeterna och satelliterna i solsystemet.

Tidigt i solsystemets historia, material som senare skulle smälta samman till planeter hade träffats med en rejäl dos ultraviolett ljus, som kan förklara denna skillnad. Var kom det ifrån? Två teorier dök upp:Antingen kom det ultravioletta ljuset från vår då unga sol, eller så kom den från en stor närliggande stjärna i solens stjärnkammare.

Nu, forskare från Ryan Ogliores labb, biträdande professor i fysik i konst och vetenskap vid Washington University i St. Louis, har bestämt vem som var ansvarig för splittringen. Det var troligen ljus från en sedan länge död massiv stjärna som lämnade detta intryck på solsystemets steniga kroppar. Studien leddes av Lionel Vacher, en postdoktoral forskarassistent vid fysikavdelningens laboratorium för rymdvetenskap.

Deras resultat publiceras i tidskriften Geochimica och Cosmochimica Acta .

"Vi visste att vi var födda av stjärndamm :det är, damm skapat av andra stjärnor i vårt galaktiska område var en del av solsystemets byggstenar, sa Ogliore.

"Men den här studien visade det stjärnljus hade en djupgående effekt på vårt ursprung också."

Liten tidskapsel

Allt detta djupt packades i bara 85 gram sten, en bit av en asteroid som hittades som en meteorit i Algeriet 1990, heter Acfer 094. Asteroider och planeter bildade av samma presolära material, men de har påverkats av olika naturliga processer. De steniga byggstenarna som smälte samman för att bilda asteroider och planeter bröts upp och misshandlades; förångas och rekombineras; och komprimeras och upphettas. Men asteroiden som Acfer 094 kom ifrån lyckades överleva i 4,6 miljarder år mestadels oskadd.

"Detta är en av de mest primitiva meteoriterna i vår samling, " Sade Vacher. "Den var inte uppvärmd nämnvärt. Den innehåller porösa områden och små korn som bildats runt andra stjärnor. Det är ett tillförlitligt vittne till solsystemets bildande."

Acfer 094 är också den enda meteoriten som innehåller kosmisk symplektit, en sammanväxt av järnoxid och järnsulfid med extremt tunga syreisotoper - ett betydande fynd.

Solen innehåller cirka 6 % mer av den lättaste syreisotopen jämfört med resten av solsystemet. Det kan förklaras av ultraviolett ljus som lyser på solsystemets byggstenar, selektivt bryta isär kolmonoxidgas till dess ingående atomer. Den processen skapar också en reservoar av mycket tyngre syreisotoper. Tills kosmisk symplektit, dock, ingen hade hittat denna tunga isotopsignatur i prover av solsystemmaterial.

Med bara tre isotoper, dock, Att bara hitta de tunga syreisotoperna var inte tillräckligt för att svara på frågan om ljusets ursprung. Olika ultravioletta spektra kunde ha skapat samma resultat.

"Det var då Ryan kom på idén om svavelisotoper, sa Vacher.

Svavels fyra isotoper skulle lämna sina spår i olika förhållanden beroende på spektrumet av ultraviolett ljus som bestrålade svavelvätegas i proto-solsystemet. En massiv stjärna och en ung solliknande stjärna har olika ultravioletta spektra.

Kosmisk symplektit bildades när isar på asteroiden smälte och reagerade med små bitar av järn-nickelmetall. Förutom syre, kosmisk symplektit innehåller svavel i järnsulfid. Om dess syre bevittnade denna uråldriga astrofysiska process - som ledde till de tunga syreisotoperna - kanske dess svavel gjorde det, för.

"Vi utvecklade en modell, " Sa Ogliore. "Om jag hade en massiv stjärna, vilka isotopanomalier skulle skapas? Vad sägs om för en ung, solliknande stjärna? Modellens precision beror på experimentella data. Lyckligtvis, andra forskare har gjort stora experiment på vad som händer med isotopförhållanden när vätesulfid bestrålas av ultraviolett ljus."

Svavel- och syreisotopmätningar av kosmisk symplektit i Acfer 094 visade en annan utmaning. kornen, tiotals mikrometer i storlek och en blandning av mineraler, krävde nya tekniker på två olika in-situ sekundära jonmasspektrometrar:NanoSIMS på fysikavdelningen (med hjälp av Nan Liu, forskarassistent i fysik) och 7f-GEO vid institutionen för jord- och planetvetenskap, även inom Arts &Sciences.

Att lägga pusslet

Det hjälpte att ha vänner inom jord- och planetvetenskap, särskilt David Fike, professor i jord- och planetvetenskap och chef för Environmental Studies in Arts &Sciences samt chef för International Centre for Energy, Miljö och hållbarhet, och Clive Jones, forskare inom jord- och planetvetenskap.

"De är experter på högprecision in-situ svavelisotopmätningar för biogeokemi, " Sa Ogliore. "Utan detta samarbete, vi skulle inte ha uppnått den precision vi behövde för att skilja mellan den unga solen och massiva stjärnscenarier."

Svavelisotopmätningarna av kosmisk symplektit överensstämde med ultraviolett bestrålning från en massiv stjärna, men passade inte in i UV-spektrumet från den unga solen. Resultaten ger ett unikt perspektiv på den astrofysiska miljön vid solens födelse för 4,6 miljarder år sedan. Närliggande massiva stjärnor var sannolikt tillräckligt nära för att deras ljus påverkade solsystemets bildning. En sådan närliggande massiv stjärna på natthimlen skulle se ljusare ut än fullmånen.

I dag, vi kan se till himlen och se en liknande ursprungshistoria utspela sig någon annanstans i galaxen.

"Vi ser begynnande planetsystem, kallas proplyds, i Orionnebulosan som fotoevaporeras av ultraviolett ljus från närliggande massiva O- och B-stjärnor, sa Vacher.

"Om proplyderna är för nära dessa stjärnor, de kan slitas isär, och planeter bildas aldrig. Vi vet nu att vårt eget solsystem vid dess födelse var tillräckligt nära för att påverkas av ljuset från dessa stjärnor, " sa han. "Men tack och lov, inte för nära." Detta arbete stöddes av McDonnell Center for Space Sciences vid Washington University i St. Louis och NASA-anslaget NNX14AF22G.