Τι οδήγησε στη δημιουργία της μικρής γωνίας του σύμπαντος - του ήλιου και του πλανητικού μας συστήματος; Για αρκετές δεκαετίες, οι επιστήμονες πίστευαν ότι το Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα ενός κρουστικού κύματος από ένα αστέρι που εκρήγνυται - μια σουπερνόβα - που πυροδότησε την κατάρρευση ενός πυκνού, σκονισμένου νέφους αερίου, το οποίο στη συνέχεια συστέλλεται για να σχηματίσει τον Ήλιο και τους πλανήτες. Αλλά τα λεπτομερή μοντέλα αυτής της διαδικασίας σχηματισμού λειτούργησαν μόνο υπό την απλοποίηση της υπόθεσης ότι οι θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια των βίαιων γεγονότων παρέμειναν σταθερές. Αυτό, φυσικά, είναι πολύ απίθανο. Αλλά τώρα, οι αστροφυσικοί στο Τμήμα Επίγειου Μαγνητισμού του Carnegie Institution (DTM) έχουν δείξει για πρώτη φορά ότι μια σουπερνόβα θα μπορούσε πράγματι να πυροδοτήσει το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος υπό τις πιο πιθανές συνθήκες ταχείας θέρμανσης και ψύξης. Λοιπόν, αυτά τα νέα ευρήματα έλυσαν αυτήν τη μακροχρόνια συζήτηση;
«Έχουμε χημικά στοιχεία από μετεωρίτες που δείχνουν μια σουπερνόβα που πυροδότησε τον σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος από τη δεκαετία του 1970», σχολίασε ο επικεφαλής συγγραφέας, ο Alan Boss του Carnegie. «Αλλά ο διάβολος ήταν στις λεπτομέρειες. Μέχρι αυτή τη μελέτη, οι επιστήμονες δεν ήταν σε θέση να επεξεργαστούν ένα αυτόνομο σενάριο, όπου προκαλείται κατάρρευση την ίδια στιγμή που τα νεοσυσταθέντα ισότοπα από το σουπερνόβα εγχέονται στο καταρρέον σύννεφο. "
Ραδιενεργά ισότοπα βραχείας διάρκειας - εκδόσεις στοιχείων με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων - που βρέθηκαν σε πολύ παλιούς μετεωρίτες που αποσυντίθενται σε χρονικές κλίμακες εκατομμυρίων ετών και μετατρέπονται σε διαφορετικά (λεγόμενα θυγατρικά) στοιχεία. Η εύρεση των θυγατρικών στοιχείων σε πρωτόγονους μετεωρίτες συνεπάγεται ότι τα γονικά βραχύβια ραδιοϊσότοπα πρέπει να έχουν δημιουργηθεί μόλις ένα εκατομμύριο περίπου χρόνια πριν σχηματιστούν οι ίδιοι οι μετεωρίτες. «Ένα από αυτά τα γονικά ισότοπα, ο σίδηρος-60, μπορεί να κατασκευαστεί σε σημαντικές ποσότητες μόνο στους ισχυρούς πυρηνικούς φούρνους με τεράστια ή εξελισσόμενα αστέρια», εξήγησε ο Boss. «Το Iron-60 αποσυντίθεται σε νικέλιο-60 και το νικέλιο-60 έχει βρεθεί σε πρωτόγονους μετεωρίτες. Γνωρίζουμε λοιπόν πού και πότε δημιουργήθηκε το γονικό ισότοπο, αλλά όχι πώς έφτασε εδώ. "
Τα προηγούμενα μοντέλα του Boss και του πρώην FTM Prudence Foster έδειξαν ότι τα ισότοπα θα μπορούσαν να εναποτίθενται σε ένα προ-ηλιακό νέφος εάν ένα κύμα σοκ από μια έκρηξη σουπερνόβα επιβραδύνθηκε στα 6 έως 25 μίλια το δευτερόλεπτο και το κύμα και το σύννεφο είχαν μια σταθερή θερμοκρασία - 440 ° F (10 Κ). «Αυτά τα μοντέλα δεν λειτούργησαν εάν το υλικό θερμάνθηκε με συμπίεση και ψύχθηκε από ακτινοβολία και αυτό το αίνιγμα έχει αφήσει σοβαρές αμφιβολίες στην κοινότητα σχετικά με το εάν ένα σοκ σουπερνόβα ξεκίνησε αυτά τα γεγονότα πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια ή όχι», σχολίασε ο Harri Vanhala, που βρήκε το αρνητικό αποτέλεσμα στο διδακτορικό του εργασία διατριβής στο Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics το 1997.
Χρησιμοποιώντας έναν προσαρμοστικό κώδικα υδροδυναμικής βελτίωσης πλέγματος, FLASH2.5, σχεδιασμένος για να χειρίζεται τα μέτωπα σοκ, καθώς και έναν βελτιωμένο νόμο ψύξης, οι ερευνητές του Carnegie εξέτασαν διάφορες διαφορετικές καταστάσεις. Σε όλα τα μοντέλα, το μπροστινό σοκ χτύπησε ένα προ-ηλιακό νέφος με τη μάζα του Ήλιου μας, που αποτελείται από σκόνη, νερό, μονοξείδιο του άνθρακα και μοριακό υδρογόνο, φτάνοντας σε θερμοκρασίες τόσο υψηλές όσο 1.340 ° F (1000 K). Ελλείψει ψύξης, το σύννεφο δεν μπορούσε να καταρρεύσει. Ωστόσο, με τον νέο νόμο ψύξης, διαπίστωσαν ότι μετά από 100.000 χρόνια το προ-ηλιακό νέφος ήταν 1.000 φορές πιο πυκνό από πριν, και ότι η θερμότητα από το μέτωπο κλονισμού χάθηκε γρήγορα, με αποτέλεσμα μόνο ένα λεπτό στρώμα με θερμοκρασίες κοντά στους 1.340 ° F (1000 Κ). Μετά από 160.000 χρόνια, το κέντρο σύννεφων είχε καταρρεύσει για να γίνει ένα εκατομμύριο φορές πιο πυκνό, σχηματίζοντας το πρωτότυπο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ισότοπα από το μέτωπο του σοκ αναμίχθηκαν στο πρωτόνιο με τρόπο συνεπή με την προέλευσή τους σε ένα σουπερνόβα.
«Είναι η πρώτη φορά που ένα λεπτομερές μοντέλο για μια σουπερνόβα που ενεργοποιεί το σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος έχει αποδειχθεί ότι λειτουργεί», δήλωσε ο Boss. «Ξεκινήσαμε με ένα Little Bang 9 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.»
Πηγή: Carnegie Institution for Science
