Анализ гамма-лучей от комплекса звездообразования Змееносца дал нам еще больше доказательств того, что короткоживущие радиоактивные элементы в ранней Солнечной системе были доставлены через взрывы сверхновых близлежащих звезд при рождении Солнца.
Это подтверждает модель элементарного обогащения, о которой подозревали в течение десятилетий, и дает нам ценную информацию о захватывающем дух цикле жизни и смерти звезд.
«Наша Солнечная система, скорее всего, образовалась в гигантском молекулярном облаке вместе с молодым звездным скоплением, и одно или несколько событий сверхновых от некоторых массивных звезд в этом скоплении загрязнили газ, который превратился в Солнце и его планетную систему», — сказал астроном и астрофизик Дуглас Линь из Калифорнийского университета в Санта-Круз.
«Хотя этот сценарий предлагался в прошлом, сила этой статьи состоит в использовании многоволновых наблюдений и сложного статистического анализа для получения количественного измерения вероятности модели».
Звезды рождаются, когда вращающийся узел плотного газа в молекулярном облаке схлопывается под действием собственной силы тяжести. Материал в облаке превращается в аккреционный диск, который попадает в растущую звезду; как только звезда закончила формирование, оставшийся диск формирует все остальное в планетной системе — поэтому, хотя содержание элементов может варьироваться от тела к телу, все в планетной системе состоит из одного и того же куска молекулярного облака.
Эти молекулярные облака представляют собой огромные огромные комплексы, из которых рождается множество звезд. Это так называемые звездные ясли. Наше Солнце, вероятно, родилось таким образом, хотя оно давно покинуло место своего рождения и своих братьев и сестер.
Чтобы выяснить, как Солнечная система родилась и стала такой, какая она есть, требуется детективная работа: собрать воедино ключи изнутри Солнечной системы и наблюдать за появлением других.
Комплекс звездообразования Змееносца находится всего в 460 световых годах от нас — это довольно небольшое расстояние в относительных космических масштабах. И в этом комплексе астрономы обнаружили гамма-лучи, испускаемые короткоживущим радионуклидом алюминия-26.
Период полураспада алюминия-26 составляет 717000 лет. Следовательно, любой из этих изотопов, который мог присутствовать в ранней Солнечной системе — 4,6 миллиарда лет назад — к настоящему времени уже давно исчезнет.
Однако в 1970-х годах ученые обнаружили включения в первозданных метеоритах, которые, по их мнению, были продуктами распада короткоживущих радионуклидов, что поставило вопрос: откуда они взялись? Ответ был от близлежащих сверхновых или звездных ветров от умирающих звезд Вольфа-Райе , но сколько источников, где они находятся, и скорость проникновения алюминия-26 оставались неизвестными.
Для звездных яслей нет ничего необычного в том, что они омываются излучением сверхновых. В таких регионах образуются различные звезды, в том числе такие массивные, что они живут и умирают, в то время как другие звезды все еще рождаются.
Используя наблюдения в диапазоне длин волн, включая невероятные новые инфракрасные изображения, исследователи отметили поток алюминия-26 из ближайшего звездного скопления, в котором находились такие сверхновые.
«Процесс обогащения, который мы наблюдаем у Змееносца, согласуется с тем, что происходило во время формирования Солнечной системы 5 миллиардов лет назад», — сказал астрофизик Джон Форбс из Института Флэтайрон.
«Как только мы увидели этот прекрасный пример того, как может происходить этот процесс, мы приступили к попытке смоделировать близлежащее звездное скопление, которое произвело радионуклиды, которые мы видим сегодня в гамма-лучах».
Эти модели учитывали каждую массивную звезду, которая могла существовать в области в окне для образования алюминия-26, вероятность того, что эти звезды станут сверхновыми, и потенциальные поступления радионуклидов от сверхновых, а также звездные ветры.
Основываясь на этом моделировании, исследователи пришли к выводу, что существует 59-процентная вероятность того, что алюминий-26 образуется сверхновой, и 68-процентная вероятность, что существует несколько источников и более одной сверхновой.
Это говорит о том, что существует широкий диапазон содержания радионуклидов, которые могут быть включены в формирующуюся планетную систему. В свою очередь, это может иметь значение для поиска пригодных для жилья систем.
«Многие новые звездные системы будут рождены с содержанием алюминия-26, соответствующим нашей солнечной системе, но разница огромна — на несколько порядков», — сказал Форбс.
«Это имеет значение для ранней эволюции планетных систем, поскольку алюминий-26 является основным ранним источником тепла. Чем больше алюминия-26, тем более сухие планеты».
Многоволновые наблюдения области звездообразования Змееносца показывают взаимодействие между облаками звездообразующего газа и радионуклидами, образующимися в соседнем скоплении молодых звезд. На верхнем изображении (а) показано распределение алюминия-26 красным цветом, отслеженное по гамма-излучению. Центральная рамка представляет собой область, покрытую на нижнем левом изображении (b), которое показывает распределение протозвезд в облаках Змееносца в виде красных точек. Область в рамке показана на правом нижнем изображении (c), это составное изображение облака L1688 в глубоком ближнем инфракрасном диапазоне, содержащее множество хорошо известных ядер из плотного газа до звезд с дисками и протозвездами. Источник: phys.org
