Analys av meteoritinnehåll har varit avgörande för att öka vår kunskap om vårt solsystems ursprung och utveckling. Vissa meteoriter innehåller också stjärnkorn. Dessa korn föregår bildandet av vårt solsystem och ger nu viktiga insikter om hur elementen i universum bildades.

Arbetar i samarbete med ett internationellt team, kärnfysiker vid US Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory har gjort en viktig upptäckt relaterad till analysen av "presolära korn" som finns i vissa meteoriter. Denna upptäckt har belyst karaktären av stjärnexplosioner och kemiska grunders ursprung. Det har också tillhandahållit en ny metod för astronomisk forskning.

"Små presolära korn, ungefär en mikron stor, är rester från stjärnexplosioner i det förflutna, långt innan vårt solsystem fanns, "sade Dariusz Seweryniak, experimentell kärnfysiker i Argonnes fysikavdelning. Stjärnans skräp från explosionerna fastnade så småningom i meteoriter som kraschade i jorden.

De stora stjärnexplosionerna är av två typer. En som kallas en "nova" involverar ett binärt stjärnsystem, där en huvudstjärna kretsar kring en vit dvärgstjärna, en extremt tät stjärna som kan vara lika stor som jorden men ha massan av vår sol. Material från huvudstjärnan dras hela tiden bort av den vita dvärgen på grund av dess intensiva gravitation. Detta deponerade material initierar en termonukleär explosion var 1:a, 000 till 100, 000 år, och den vita dvärgen kastar ut ekvivalenten av massan på mer än trettio jordar till interstellärt utrymme. I en "supernova, "en enda kollapsande stjärna exploderar och kastar ut större delen av sin massa.

Nova och supernova är källorna till de vanligaste och våldsamaste stjärnutbrotten i vår galax, och av den anledningen, de har varit föremål för intensiva astronomiska undersökningar i årtionden. Mycket har lärt sig av dem, till exempel, om de tyngre elementens ursprung.

"Ett nytt sätt att studera dessa fenomen är att analysera den kemiska och isotopiska sammansättningen av de presolära kornen i meteoriter, "förklarade Seweryniak." Av särskild betydelse för vår forskning är en specifik kärnreaktion som inträffar i nova och supernova - protonavskiljning på en isotop av klor - som vi bara indirekt kan studera i laboratoriet. "

Vid sin forskning, teamet var banbrytande för en ny metod för astrofysikforskning. Det innebär användning av Gamma-Ray Energy Tracking In-beam Array (GRETINA) kopplad till Fragment Mass Analyzer vid Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), en DOE Office of Science User Facility för kärnfysik. GRETINA är ett state-of-the-art detektionssystem som kan spåra vägen för gammastrålning som avges från kärnreaktioner. Det är ett av bara två sådana system i världen.

Med GRETINA, laget genomförde den första detaljerade gammastrålspektroskopi-studien av en astronomiskt viktig kärna i en isotop, argon-34. Från uppgifterna, de beräknade kärnreaktionshastigheten med protonavskiljning på en klorisotop (klor-33).

"I tur och ordning, vi kunde beräkna förhållandena för olika svavelisotoper som produceras i stjärnexplosioner, som gör det möjligt för astrofysiker att avgöra om ett visst presolärt korn är av nova- eller supernova -ursprung, "sa Seweryniak. Teamet använde också sina förvärvade data för att få djupare förståelse för syntesen av element i stjärnexplosioner.

Teamet planerar att fortsätta sin forskning med GRETINA som en del av ett globalt försök att nå en övergripande förståelse av nukleosyntes av elementen i stjärnexplosioner.