Co vedlo k vytvoření našeho malého rohu vesmíru - našeho slunce a planetárního systému? Po několik desetiletí si vědci mysleli, že sluneční soustava se vytvořila v důsledku rázové vlny od explodující hvězdy - supernovy -, která spustila kolaps hustého, prašného oblaku plynu, který se poté stáhl a vytvořil Slunce a planety. Podrobné modely tohoto procesu formování však fungovaly pouze za zjednodušujícího předpokladu, že teploty během násilných událostí zůstaly konstantní. To je samozřejmě velmi nepravděpodobné. Nyní však astrofyzici z oddělení zemského magnetismu (DTM) Carnegieho ústavu poprvé ukázali, že supernova mohla skutečně spustit sluneční soustavu za pravděpodobnějších podmínek rychlého zahřívání a chlazení. Vyřešila tato nová zjištění tuto dlouhodobou debatu?
"Od meteoritů jsme měli chemické důkazy, které ukazují na supernovu, která spouští formaci naší sluneční soustavy od 70. let," poznamenal hlavní autor Carnegieho Alan Boss. "Ale ďábel byl v detailech." Až do této studie nebyli vědci schopni vypracovat ucelený scénář, ve kterém dojde ke kolapsu současně s tím, že nově vytvořené izotopy ze supernovy budou vstříknuty do shlukujícího se cloudu. “
Radioaktivní izotopy s krátkým životem - verze prvků se stejným počtem protonů, ale s jiným počtem neutronů - nalezené ve velmi starých meteoritech se rozkládají v časových škálách milionů let a mění se v různé (tzv. Dceřinné) prvky. Nalezení dceřiných prvků v primitivních meteoritech znamená, že rodičovské krátkodobé radioizotopy musely být vytvořeny teprve milion let před vytvořením samotných meteoritů. „Jeden z těchto rodičovských izotopů, železo-60, lze vyrobit ve významném množství pouze v silných jaderných pecích masivních nebo vyvinutých hvězd,“ vysvětlil Boss. "Iron-60 se rozpadne na nikl-60 a nikl-60 byl nalezen v primitivních meteoritech." Takže jsme věděli, kde a kdy byl vytvořen rodičovský izotop, ale ne jak se sem dostal. “
Předchozí modely Bossa a bývalého člena Prudence Foster DTM Fellow ukázaly, že izotopy by mohly být uloženy do před-solárního cloudu, pokud by rázová vlna z exploze supernovy zpomalila na 6 až 25 mil za sekundu a vlna a cloud měly konstantní teplotu - 440 ° F (10 K). "Tyto modely nefungovaly, pokud byl materiál zahříván kompresí a ochlazován zářením, a toto hlavolam zanechal v komunitě vážné pochybnosti o tom, zda supernovový šok zahájil tyto události před více než čtyřmi miliardami let," poznamenal Harri Vanhala, kdo našel negativní výsledek v jeho Ph.D. diplomová práce v Harvard-Smithsonianově středisku pro astrofyziku v roce 1997.
Pomocí adaptivního hydrodynamického kódu sítě FLASH2.5, který byl navržen tak, aby zvládal nárazové čela, a zlepšeného zákona o chlazení, vědci z Carnegie zvážili několik různých situací. Ve všech modelech šoková fronta zasáhla před-solární mrak s hmotou našeho Slunce, skládající se z prachu, vody, oxidu uhelnatého a molekulárního vodíku, dosahující teploty až 1340 ° F (1 000 K). Při nepřítomnosti chlazení se mrak nemohl zhroutit. S novým zákonem o chlazení však zjistili, že po 100 000 letech byl před-solární oblak 1 000krát hustší než dříve a že teplo z přední strany nárazu bylo rychle ztraceno, což vedlo k vytvoření pouze tenké vrstvy s teplotami blízkými 1 340 ° F. (1 000 K). Po 160 000 letech se cloudové centrum zhroutilo, aby se stalo milionkrát hustší a vytvořilo protosun. Vědci zjistili, že izotopy z přední strany šoku byly smíchány do protosunu způsobem, který odpovídá jejich původu v supernově.
"Je to poprvé, kdy se ukázalo, že fungoval podrobný model supernovy, který spustil vytvoření naší sluneční soustavy," řekl Boss. "Začali jsme s Malým třeskem 9 miliard let po Velkém třesku."
Zdroj: Carnegie Institution for Science
