Ce a determinat formarea micului nostru colț al universului - soarele și sistemul nostru planetar? Timp de câteva decenii, oamenii de știință au crezut că Sistemul Solar s-a format ca urmare a unei valuri de șoc din partea unei stele care explodează - o supernova - care a declanșat prăbușirea unui nor de gaz dens, prăfuit, care apoi s-a contractat pentru a forma Soarele și planetele. Însă modelele detaliate ale acestui proces de formare au funcționat doar sub presupunerea simplificării că temperaturile din timpul evenimentelor violente au rămas constante. Asta, desigur, este foarte puțin probabil. Acum, astrofizicienii de la Departamentul de Magnetism Terestru al Instituției Carnegie (DTM) au arătat pentru prima dată că o supernovă ar fi putut, într-adevăr, să declanșeze formarea Sistemului Solar în condițiile mai probabile de încălzire și răcire rapidă. Deci, aceste noi descoperiri au rezolvat această dezbatere de lungă durată?
„Am avut dovezi chimice de la meteoriți care indică o supernovă care a declanșat formarea sistemului nostru solar încă din anii ’70”, a remarcat autorul principal, Carnegie, Alan Boss. „Dar diavolul a fost în detalii. Până la acest studiu, oamenii de știință nu au reușit să elaboreze un scenariu de sine stătător, în care prăbușirea este declanșată în același timp în care izotopii nou creați din supernova sunt injectați în norul care se prăbușește. "
Izotopii radioactivi cu durată scurtă de viață - versiuni de elemente cu același număr de protoni, dar un număr diferit de neutroni - care se găsesc în meteoritii foarte vechi se descompun la scări de timp de milioane de ani și se transformă în elemente diferite (așa-numitele fiice). Găsirea elementelor fiice în meteoriții primitivi implică faptul că radioizotopii părinți de scurtă durată trebuie să fi fost creați cu doar un milion de ani înainte de formarea meteoritilor înșiși. „Unul dintre acești izotopi părinți, fierul 60, poate fi realizat în cantități semnificative doar în cuptoarele nucleare puternice ale stelelor masive sau evoluate”, a explicat Boss. „Fierul-60 se descompune în nichel-60 și nichelul-60 a fost găsit în meteoritii primitivi. Deci, am știut unde și când a fost făcut izotopul părinte, dar nu cum a ajuns aici. ”
Modelele anterioare ale Boss și fostul DTM Fellow Prudence Foster au arătat că izotopii ar putea fi depuși într-un nor pre-solar dacă o undă de șoc provenită dintr-o explozie de supernova s-ar încetini la 6 până la 25 de mile pe secundă și unda și norul au o temperatură constantă de - 10 ° K (440 K). „Aceste modele nu au funcționat dacă materialul a fost încălzit prin compresie și răcit de radiații, iar acest conundru a lăsat îndoieli serioase în comunitate dacă un șoc de supernova a început aceste evenimente în urmă cu patru miliarde de ani sau nu”, a remarcat Harri Vanhala, care a găsit rezultatul negativ în doctoratul său. lucrare de teză la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics în 1997.
Folosind un cod hidrodinamic de rafinare a plaselor adaptive, FLASH2.5, conceput pentru a gestiona fronturile de șoc, precum și o lege îmbunătățită de răcire, cercetătorii Carnegie au avut în vedere mai multe situații diferite. În toate modelele, fața de șoc a lovit un nor pre-solar cu masa Soarelui nostru, formată din praf, apă, monoxid de carbon și hidrogen molecular, atingând temperaturi de până la 1.340 ° F (1000 K). În lipsa răcirii, norul nu s-a putut prăbuși. Cu toate acestea, cu noua lege de răcire, ei au descoperit că, după 100.000 de ani, norul pre-solar era de 1.000 de ori mai dens decât înainte și că căldura din fața de șoc s-a pierdut rapid, rezultând doar un strat subțire cu temperaturi apropiate de 1.340 ° F (1000 K). După 160.000 de ani, centrul norului s-a prăbușit pentru a deveni un milion de ori mai dens, formând protosunul. Cercetătorii au descoperit că izotopii de pe fața de șoc erau amestecați în protosun într-o manieră în concordanță cu originea lor într-o supernovă.
„Este prima dată când s-a demonstrat că funcționează un model detaliat pentru o supernovă care declanșează formarea sistemului nostru solar”, a spus Boss. "Am început cu un mic Bang la 9 miliarde de ani după Big Bang."
Sursa: Instituția Carnegie pentru Știință
