Стандартната история за произхода на нашата слънчева система е следната: преди 4,6 милиарда години гигантски облак прах е висял замръзнал в космоса. След това експлозията на близка звезда е причинила колапс на част от този облак прах. Привлечен от гравитацията към централна точка, прахът се е слял в топка от водород и хелий с диаметър около 1,4 милиона километра - това, което ще се превърне в нашето Слънце. Останалата част, която е паднала в орбита, се е събрала върху планетите на нашата слънчева система, заедно с бъркотия от астероиди и други космически остатъци.
За да проверят валидността на тази история, изследователите трябва да се върнат назад във времето към първите моменти на Слънчевата система и след това. И Нан Лиу (Nan Liu), специалистка по космическа химия, знае как да направи това - тя има заключен в сейф си в Института за астрофизични изследвания към Бостънския университет парче метеорит, осеяно с материал, по-стар от Слънцето.
Лиу обяснява, че този образец – лъскав, тъмен камък с размерите и формата на връх на стрела - "е най-девственият [вид] метеорит, непроменен от вода или топлина".
Метеорити като този са се образували около времето на колапса на праховия облак. Колапсът на облака и запалването на слънцето са разтопили голяма част от химическата информация, съдържаща се в метеорита, но в него някои микроскопични кристали - по-малки от една бактериална клетка - са оцелели непокътнати. Тези кристали, наречени дослънчеви зърна, са най-старият материал, достъпен за нас на Земята.
През последното десетилетие учените са използвали метеорити като този на Лиу, за да оспорят историята за това как се е образувала Слънчевата система. Вместо на свръхнова, Слънчевата система и всичко в нея може би дължат съществуването си на по-спокоен космически сценарий: Може би нашата Слънчева система се е сглобила от ветровете, издухани от гигантска звезда. Нови изследвания на дослънчеви зърна биха могли да предложат начин да се определи дали тази нова история е вярна.
Започна с гръм и трясък
Учените получават първата си представа за това какво би могло да е предизвикало образуването на Слънчевата система, когато огнено кълбо се появява над Мексико през 1969 г. Тогава метеоритът Алиенде разпръска отломките си на повече от 500 квадратни километра.
Парчета от метеорита Алиенде са паднали в мексиканския щат Чиуауа. Кредит: Matteo Chinellato
През 1976 г. изследователите съобщават, че пробите от Алиенде съдържат изненада: неочаквано голямо количество стабилен изотоп, наречен магнезий-26. Те предполагат, че метеоритът се е образувал с изобилие от алуминий-26, който е радиоактивен и оставя след себе си магнезий-26 при разпадането си.
И все пак не е било известно, че алуминий-26 е нормален компонент на междузвездната среда - прашното пространство между звездите, което би осигурило материалите за Алиенде. Обикновените звезди не произвеждат този конкретен изотоп.
"Повечето от тези изотопи, както ги наблюдаваме в ранната Слънчева система, те са просто естествен продукт на галактическата химическа еволюция", посочва Мария Лугаро (Maria Lugaro), астрофизик в Астрономическия институт "Конкьой Теге Миклош" в Унгария. "Най-важното изключение е алуминият-26."
И така, откъде се е появил алуминият-26? През 1977 г. двама изтъкнати астрофизици предлагат, че аномалният алуминий вероятно е дошъл от близка експлозия на свръхнова. Други явления могат да произведат алуминий-26, но ударната вълна от свръхнова също може да е причинила колапса на облака. С едно-единствено събитие астрономите биха могли да обяснят как две редки явления - инжектирането на алуминий-26 и образуването на нова слънчева система - са се случили почти в един и същи момент.
"Всички смятаха, че ни е нужно нещо, което да предизвика колапса", разказва Викрам Дваркадас (Vikram Dwarkadas), астроном в Чикагския университет.
Спусъкът на свръхнова остава предпочитаният сценарий в продължение на десетилетия, подкрепено от подробни астрофизични модели, както и от допълнителни измервания на обогатен магнезий-26 в девствени метеорити. Но през последното десетилетие или около това, тази гледна точка се сблъска с други измервания, които сякаш не съвпадат. Проблемът: Слънчевата система има дефицит на желязо.
Не толкова желязна
Свръхновите не произвеждат само алуминий. Всяка близка свръхнова вероятно би инжектирала и голямо количество радиоактивен изотоп желязо-60. Следователно, ако свръхнова е дала началото на формирането на Слънчевата система, "би трябвало да видим доста високи начални количества [желязо-60] в ранно формираните обекти", пише Линру Фън (Linru Fang), космохимик в Университета в Копенхаген.
Някои проучвания съобщават за откриването на достатъчно желязо-60 в проби от метеорити, за да подкрепят историята за свръхнова. Но не всички учени са съгласни с тези открития. Няколко изследователя заявяват пред списание Quanta, че повечето космохимици сега смятат, че макар в началото на Слънчевата система да е имало изобилие от алуминий-26, в крайна сметка не е имало много желязо-60.
В началото на миналата година - в едно проучване, описано от авторите му като най-точното измерване на желязо-60 в ранната Слънчева система до момента - Фън и нейните колеги съобщават за ниски нива на желязо-60 (измерено чрез стабилния му продукт на разпад никел-60) в планетезимал, образуван непосредствено след колапса на облака. Резултатът е несъвместим със сценарий за свръхнова, посочва Фън.
Изследователите са измислили обяснения за липсващото желязо.
Например, алуминият може да е експлодирал от свръхновата, докато желязото – идващо от по-дълбоките слоеве на ядрото на звездата – може да е паднало обратно в мъртвата звезда. Или експлозията може да е дошла от странна свръхнова, която изобщо не е генерирала желязо-60. Възможно е също така желязото-60 да не е било разпределено равномерно в облака, което може да означава, че измерванията от отделни метеорити не ни дават пълна картина.
Дваркадас отхвърля тези обяснения като "уклончиви" опити за фина настройка на моделите, за да съответстват на данните, вместо да се намери по-общо решение.
Но ако Слънчевата система не е започнала със свръхнова, откъде е взела целия този алуминий?
Родена в балон
Възможност, която много изследователи сега подкрепят, е алуминий-26 да е доставен от ветровете на звезда от типа Волф-Райе.
Звездите на Волф-Райе са стари масивни звезди, те са сред най-масивните звезди, които са ни известни. В тези голeми звезди различните елементи са на слоеве, преди звездата да експлодира. Когато приближат края на краткия си живот, вместо да изчерпат горивото си и да експлодират, те изтласкват постепенно външните си слоеве с изключително мощните си звездни ветрове. Това създава заобикалящата ги мъглявина, богата на йонизиран хелий, въглерод и азот, но почти никакъв водород. Температурата на повърхността на останалото от звезда може да бъде около 200 000° С, което ги прави най-ярките известни звезди. Но тъй като по-голямата част от тази светлина е в ултравиолетовия диапазон, те не са особено ярки за невъоръжено око. Дори след като изхърли външните си слоеве звезда на Волф-Райе, централната звезда все още е много по-масивна от Слънцето. Кредит: Itai Raveh
В сравнение с нашето Слънце, звездите тип Волф-Райе са много по-краткотрайни, десетки пъти по-големи и хиляди пъти по-ярки. Една звезда става звезда от типа Волф-Райе, когато външната ѝ водородна обвивка бъде отстранена, било то от гравитационното привличане на друга звезда, било то от силата на собствените ѝ слънчеви ветрове.
Откритото ядро на звездата на Волф-Райе може да изпраща слънчеви ветрове със скорост до 3000 километра в секунда. Този пометен материал образува обвивка около звездата, която може да бъде с диаметър 100 светлинни години.
Обвивката, която създава балон около звездата на Волф-Райе, е десетки хиляди пъти по-плътна от околната междузвездна среда.
Тази симулация показва как би могла да формира нашата Слънчева система в гъстата обвивка на балон в течение на 4.7 милиона години от интензивните звездни ветрове от масивна звезда. Кредит: V. Dwarkadas/D. Rosenberg
Обвивката съдържа достатъчно материал за изграждане на Слънчева система. Тя трябва да съдържа много алуминий-26 и - най-важното - трябва да съдържа много малко желязо-60.
Астрономите са наблюдавали слънца, образуващи се в обвивките на звездите на Волф-Райе. Според оценката на Дваркадас цели 16% от всички звезди с размерите на слънцето в нашата галактика биха могли да се образуват по този начин.
"Ако е вярно, няма причина да е вярно само за нашата слънчева система", коментира Дваркадас. "Нашата няма да е уникална."
Дваркадас и колегите му са изложили може би най-пълния модел за това как слънчевите ветрове на звезда на Волф-Райе биха могли да изхвърлят алуминий-26 в нашата Слънчева система, докато се е формирала. След това звездата на Волф-Райе, с живот само няколко милиона години, най-вероятно би колапсирала в черна дупка, въпреки че доказателствата за това отдавна са изчезнали, отбелязва Дваркадас.
Има проблеми с идеята на Волф-Райе, посочва Лугаро. Например звезда на Волф-Райе създава такава енергийна среда, че би трябвало да разкъса новосформираната ни Слънчева система.
Има астрономи, които все още подкрепят теорията, че нашият облак прах е бил запален от свръхнова. Лугаро не е съгласен.
"В момента, от гледна точка на ядрената физика, аз подкрепям ветровете на звездите на Волф-Райе", заявява Лугано. Въпреки това, тя казва, че нова информация може да промени мнението ѝ следващата седмица. "Това е проблем, който трябва да се разгледа от различни ъгли. Все още водим известни спорове по този въпрос."
Звездата на Волф-Райе искри в центъра на сияещ в синьо балон от облак прах, водород, хелий и други газове. Материалът, изхвърлен от звездата, може по-късно да подхрани с материя ново поколение звезди и планети. Кредит: ESA / Hubble / NASA
Астрономите преосмислят създаването на планетите
Лиу и други изследователи използват наносонда, която може да измери химичния състав на малки парченца материал, за да изучат парченца метеорит, разтворени в киселина в търсене на зърна с правилния химичен състав, които да произхождат от звезда на Волф-Райе.
Лиу управлява наносондата дистанционно (тя е във Вашингтон, окръг Колумбия, а Лиу - в Бостън), бавно разглеждайки парчетата метеорит, разпръснати по златно фолио. "Това е като риболов", отбелязва Лиу.
Следващата ѝ стъпка, ако приемем, че може да намери достатъчен брой зрънца с правилния химичен състав, произхождащ от звезда на Волф-Райе, би била да измери дали те показват признаци, че са били обогатени с алуминий-26. Тази химическа информация би могла да се използва за ограничаване на астрофизичните модели на сценария на Волф-Райе за началото на Слънчевата система.
Мъглявината "Делфиновата глава" е звезда от типа "Волф-Райе", заобиколена от балон с диаметър около 60 светлинни години. Кредит: Sauro Gaudenz/Telescope Live.
Лиу признава, че наличието на такива зърна не би било категорично предимство за теорията на Волф-Райе за звездите. Например, обогатен с алуминий прах би могъл да бъде произведен от много по-стари звезди много преди да се е образувала нашата слънчева система. Но липсата на такива зърна би предполагала, че идеята на Волф-Райе е погрешна.
Тя наблюдавала наносондата в действие, потапяйки се милиарди години в миналото.
Изучаването на тези зърна, споделя Лиу, ѝ дава ново усещане за уникалните обстоятелства, довели до съществуването на нашата планета.
"Ако се замислите за тези радиоактивни изотопи – тези скалообразуващи елементи и животообразуващи елементи, когато знаете как се произвеждат в звездите, осъзнавате, че не е толкова лесно да получите точното количество. Трябва да се образуват в точното време и на точното място", разказва Лиу.
Справка:
- Linru Fang et al. , The initial solar system abundance of 60Fe and early core formation of the first asteroids. Sci. Adv. 11 , eadp9381(2025). DOI: 10.1126/sciadv.adp9381
- Triggered Star Formation inside the Shell of a Wolf–Rayet Bubble as the Origin of the Solar System; Vikram V. Dwarkadas, Nicolas Dauphas, Bradley Meyer, Peter Boyajian, and Michael Bojazi; The Astrophysical Journal, Volume 851, Number 2; DOI 10.3847/1538-4357/aa992e
Източник: What Crystals Older Than the Sun Reveal About the Start of the Solar System, Quanta magazine
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване