Какво предизвика формирането на нашето малко кътче на Вселената - нашето слънце и планетарна система? В продължение на няколко десетилетия учените смятат, че Слънчевата система се е образувала в резултат на ударна вълна от избухнала звезда - свръхнова - която е предизвикала срива на плътен, прашен газов облак, който след това се е свил, за да образува Слънцето и планетите. Но подробните модели на този процес на формиране са работили само при опростяващото предположение, че температурите по време на насилствените събития остават постоянни. Това, разбира се, е много малко вероятно. Но сега астрофизиците от отдела за наземния магнетизъм на институцията Карнеги (DTM) показаха за първи път, че свръхнова действително би могла да предизвика образуването на Слънчевата система при по-вероятните условия на бързо нагряване и охлаждане. И така, тези нови констатации решиха ли този дългогодишен дебат?
„Ние имахме химически доказателства от метеорити, които сочат, че супернова задейства формирането на нашата Слънчева система от 70-те години на миналия век“, отбеляза водещият автор, Алън Бос на Карнеги. - Но дяволът е в детайлите. До това проучване учените не са успели да изработят самостоятелен сценарий, при който едновременно с това се задейства колапс, когато новосъздадените изотопи от свръхнова се инжектират в рухналия облак. "
Краткотрайните радиоактивни изотопи - версии на елементи с еднакъв брой протони, но различен брой неутрони - открити в много стари метеорити, се разпадат по време на мащаби от милиони години и се превръщат в различни (така наречените дъщерни) елементи. Намирането на дъщерните елементи в примитивните метеорити предполага, че родителските краткотрайни радиоизотопи трябва да са били създадени само милион или повече години преди самите метеорити да са се образували. „Един от тези родителски изотопи, желязо-60, може да бъде направен в значителни количества само в мощните ядрени пещи на масивни или еволюирали звезди“, обясни Бос. „Желязо-60 се разпада на никел-60, а никел-60 е открито в примитивни метеорити. Знаем, че знаем къде и кога е направен родителският изотоп, но не и как се е стигнало до тук. "
Предишни модели на Boss и бившия DTM Fellow Prudence Foster показаха, че изотопите могат да бъдат депозирани в пред-слънчев облак, ако ударна вълна от експлозия на свръхнова се забави до 6 до 25 мили в секунда и вълната и облакът имат постоянна температура - 440 ° F (10 K). „Тези модели не работиха, ако материалът се нагрява чрез компресия и се охлажда от радиация и тази главоблъсканица е оставила сериозни съмнения в общността дали свръхновия шок е започнал тези събития преди четири милиарда години или не“, отбелязва Хари Ванхала, който намери отрицателния резултат в доктора си. дисертационна работа в Центъра за астрофизика в Харвард-Смитсонов през 1997 г.
Използвайки адаптиращ мрежов хидродинамичен код FLASH2.5, предназначен да борави с ударни фронтове, както и подобрен закон за охлаждане, изследователите от Карнеги разгледаха няколко различни ситуации. Във всички модели ударният фронт удари пред слънчевия облак с масата на нашето Слънце, състояща се от прах, вода, въглероден окис и молекулен водород, достигайки температури до 1340 ° F (1000 K). При липса на охлаждане облакът не може да се срине. Но с новия закон за охлаждане те откриха, че след 100 000 години пред-слънчевият облак е бил 1000 пъти по-гъст от преди и че топлината от ударния фронт бързо се губи, което води до само тънък слой с температури, близки до 1340 ° F (1000 К). След 160 000 години облачният център се срути и стана милион пъти по-плътен, образувайки протосун. Изследователите установили, че изотопите от ударния фронт са смесени в протосун по начин, съответстващ на техния произход в свръхнова.
„За първи път е показано, че детайлен модел за свръхнова, задействаща формирането на нашата слънчева система, работи“, каза Бос. "Започнахме с Малък взрив 9 милиарда години след Големия взрив."
Източник: Институция за наука Карнеги
