Teorin, publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, förklarar långvariga mysterier kring solsystemets kemiska historia och struktur, inklusive närvaron av sällsynta isotoper i meteoriter och förekomsten av vattenrika planetesimaler.
Astronomerna modellerade de villkor som var nödvändiga för bildandet av planetesimaler – de små, steniga eller isiga kropparna som så småningom bildar planeter – runt en gigantisk stjärna, med en massa som är ungefär dubbelt så stor som solen. De fann att material som faller på skivan från det interstellära rymden kan bli mycket berikat med sällsynta isotoper genom en process som kallas fotosönderfall, där högenergistrålning från stjärnan absorberas av element som får dem att frigöra protoner.
Denna anrikning matchar sammansättningen av meteoriter som troligen levererades till den tidiga jorden från bortom Neptunus och senare återanvändes till jordens mantel.
"Meteoriter är våra tidskapslar för att förstå ursprunget och utvecklingen av solsystemet", säger huvudförfattaren Emily Mace, en Ph.D. kandidat vid institutionen för fysik och astronomi.
"Dessa sällsynta isotoper tillåter oss att spåra den kemiska resan av material från födelsen av vårt solsystem upp till meteoritnedslag som avsatte vattenrik materia tidigt i jordens historia."
Ett mysterium som jättestjärnmodellen löser är förekomsten av vattenrika kroppar som kometer bortom Neptunus. I det mer konventionella scenariot med solsystemet som bildas runt en ung sol, är det svårt för flyktiga arter som vatten att kondensera inom den protoplanetära skivan. Men i en skiva runt en jättestjärna sker avkylning så snabbt att flyktiga ämnen kan kondensera bortom Neptunus bana för att hjälpa till att bilda vattenrika planetesimaler och kometer.
"Närvaron av vattenrika planetesimaler på stora avstånd från vår spädbarnssol är spännande eftersom det betyder att jorden inte behövde förlita sig enbart på lokala vattenkällor - vilket potentiellt tillåter liv att uppstå tidigare än tidigare trott", sa Mace.
När stjärnan åldras och börjar smälta samman tyngre element, pulserar den och avger massa snabbt och förvandlas till slut till en planetarisk nebulosa. Den intensiva strålningen och stjärnvinden från denna fas sprider det mesta av den återstående gasen inom den inre skivan.
"Om du stod på den antika jorden under den här tiden, kan du se intensiva ultravioletta norrsken över polerna och en mycket ljus stjärna på natthimlen när vår värdstjärna pulserar och dör," sa Mace.
Medan bevis för bubbelhypotesen fortfarande är svårfångade, tror University of Rochester-teamet att framtida uppdrag ännu kan upptäcka spår av den gigantiska stamfadersstjärnan. Tills stora datamängder med isotopmätningar av avlägsna planetesimaler blir tillgängliga, kommer teorin att fortsätta att utvecklas genom detaljerad modellering och jämförelse med solsystemobservationer.
