Den vänstra panelen visar ett tvärsnitt genom den täta molnkärnan (orange) som är på väg att träffas av en supernovachockvåg (mörkgrön) som rör sig nedåt med 40 km/sek. Den omgivande molekylära molngasen och dammet (gult och ljusgrönt) som omger molnkärnan till vänster sveps bort av stötfronten, som visas till höger efter 63 000 år, när molnkärnan har krossats av stötfronten till att bildas protosolen och protoplanetskivan i mycket mindre skala än vad som kan avbildas här. Lådan är ungefär 1/3 av en parsec lång. Kredit:Alan Boss
Den våldsamma händelsen som sannolikt föregick vårt solsystems bildande håller lösningen på ett långvarigt meteoritmysterium, säger nytt arbete från Carnegies Alan Boss publicerat i The Astrophysical Journal .
Råmaterialet som vårt solsystem konstruerades av spreds när chockvågen från en exploderande supernova injicerade material i ett moln av damm och gas, vilket fick det att kollapsa in i sig självt. I efterdyningarna av denna händelse drogs det mesta av det injicerade materialet gravitationsmässigt in i mitten av virvelvinden, där den intensiva uppbyggnaden av tryck gjorde det möjligt för kärnfusion att påbörjas, och solen föddes. Den unga stjärnan var omgiven av en roterande skiva av den kvarvarande gasen och stoftet, från vilken planeterna och andra solsystemkroppar – av vilka några så småningom bröts upp och bildade asteroider och meteoriter – smälte samman.
"Mysteriet uppstår genom att studera den isotopiska sammansättningen av meteoriter, som kan användas som ett laboratorium för att testa teorier om solsystemets bildning och evolution", förklarar Boss.
Isotoper är versioner av element med samma antal protoner, men ett annat antal neutroner. Ibland, som är fallet med radioaktiva isotoper, kan antalet neutroner som finns i kärnan göra isotopen instabil. För att få stabilitet frigör isotopen energiska partiklar, som ändrar dess antal protoner och neutroner, och omvandlar det till ett annat element, som kallas en dotterisotop.
Lade till Boss:"Eftersom vi vet exakt hur lång tid denna process tar för olika radioaktiva isotoper, kan mätning av mängden dotterprodukter i meteoriter berätta för oss när och möjligen hur de bildades."
Till exempel produceras järnisotopen med en atomvikt på 60 endast i betydande mängder av en supernovaexplosion och det tar 2,6 miljoner år för hälften av atomerna att sönderfalla – dess så kallade "halveringstid" – till sin dotterisotop kobolt-60. Så, när betydande mängder kobolt-60 finns i primitiva meteoriter som kallas kolhaltiga kondriter, berättar detta forskarna att råmaterialet från vilket kondriten var konstruerad innehöll resterna av en supernovaexplosion som inträffade bara ett par miljoner år innan den bildades.
Kondritposten kan användas för att bekräfta supernovans ursprungsberättelse för vårt solsystem. Men andra, mindre primitiva, icke-kolhaltiga meteoriter saknar denna järn-60-sammansättning, vilket betyder att materialet som de bildades av inte har sitt ursprung i en stjärnexplosion. Så, var kom det ifrån?
"Ingen fysisk förklaring har erbjudits för denna dramatiska förändring," sa Boss.
Han har finslipat sofistikerade modeller av vårt solsystems bildning i flera decennier och var en av upphovsmännen till historien om supernovainjektion. Genom att förlänga tidsperioden som återspeglas i hans simuleringar kunde han visa att efter att ha utlöst kollapsen som försåg kondriterna med järn-60, sveper supernovans chockfront bort det interstellära dammet bortom den resulterande skivan och accelererar den resulterande protostjärnan till en hastighet flera kilometer per sekund. Detta är tillräckligt för att driva den unga solen att möta en ny fläck av interstellärt material som är utarmat i järn-60 och andra supernova-genererade isotoper inom en miljon år.
"Efter att ha arbetat med problemet med supernovatriggning och -injektion sedan mitten av 90-talet var det fantastiskt att äntligen kunna koppla den här modellen till de meteoriska bevisen", avslutade Boss. "Det avslutar den här berättelsen med en snygg rosett." + Utforska vidare
