Пыль повсюду - не только на чердаке или под кроватью, но и в открытом космосе. Для астрономов пыль может быть неприятностью, блокируя свет далеких звезд, или она может быть инструментом для изучения истории нашей Вселенной, галактики и Солнечной системы.
Например, астрономы пытались объяснить, почему некоторые недавно обнаруженные далекие, но молодые галактики содержат огромное количество пыли. Эти наблюдения показывают, что сверхновые типа II - взрывы звезд более чем в десять раз массивнее Солнца - производят большое количество пыли, но как и когда они это делают, до конца не изучено.
Новая работа группы космохимиков Карнеги, опубликованная журналом Science Advances, сообщает об анализе богатых углеродом частиц пыли, извлеченных из метеоритов, которые показывают, что эти частицы образовались в выбросах одной или нескольких сверхновых типа II более чем через два года после взрыва. звезды-прародители взорвались. Затем эта пыль была унесена в космос, чтобы в конечном итоге быть включенной в новые звездные системы, включая, в данном случае, нашу собственную.
Исследователи во главе с научным сотрудником Нан Лю, а также Ларри Ниттлером, Конелом Александром и Цзяньхуа Ваном из Отдела земного магнетизма Карнеги пришли к такому выводу не путем изучения сверхновых с помощью телескопов. Скорее, они проанализировали микроскопический карбид кремния, SiC, пылинки, которые образовались в результате взрыва сверхновых более 4,6 миллиардов лет назад и были захвачены метеоритами, когда наша Солнечная система формировалась из пепла предыдущих поколений звезд галактики.
На протяжении десятилетий известно, что некоторые метеориты содержат записи о первоначальных строительных блоках Солнечной системы, включая зерна звездной пыли, которые сформировались в предыдущих поколениях звезд.
«Поскольку эти предсолнечные зерна буквально представляют собой звездную пыль, которую можно детально изучить в лаборатории, - объяснил Ниттлер, - они являются превосходными зондами для целого ряда астрофизических процессов».
Для этого исследования команда решила изучить время образования пыли сверхновой, измеряя изотопы - версии элементов с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов - в редких предсолнечных зернах карбида кремния, составы которых указывают на то, что они образовались в сверхновых типа II.
Некоторые изотопы позволяют ученым устанавливать временные рамки для космических событий, потому что они радиоактивны. В этих случаях количество нейтронов, присутствующих в изотопе, делает его нестабильным. Чтобы обрести стабильность, он высвобождает энергичные частицы таким образом, что изменяется количество протонов и нейтронов, превращая его в другой элемент.
Команда Карнеги сосредоточилась на редком изотопе титана, титане-49, потому что этот изотоп является продуктом радиоактивного распада ванадия-49, который образуется при взрывах сверхновых и трансмутирует в титан-49 с периодом полураспада. из 330 дней. Таким образом, количество титана-49, включенного в пылинку сверхновой, зависит от того, когда эта пылинка сформируется после взрыва.
Используя современный масс-спектрометр для измерения содержания изотопов титана в зернах сверхновой SiC с гораздо большей точностью, чем это могло быть достигнуто в предыдущих исследованиях, команда обнаружила, что зерна должны были сформироваться не менее двух лет назад. после того, как взорвались их массивные родительские звезды.
Поскольку графитовые зерна предсолнечной сверхновой во многом изотопно подобны зернам SiC, команда также утверждает, что отсроченное время образования обычно применимо к богатой углеродом пыли сверхновой, что соответствует некоторым недавним теоретическим расчетам.
«Этот процесс образования пыли может происходить непрерывно в течение многих лет, при этом пыль медленно накапливается с течением времени, что согласуется с наблюдениями астрономов о различном количестве пыли, окружающей места звездных взрывов», - добавил ведущий автор Лю. «По мере того, как мы узнаем больше об источниках пыли, мы можем получить дополнительные знания об истории Вселенной и о том, как развиваются различные звездные объекты в ней."