W świetle nowych obserwacji tajemniczego obiektu, znajdującego się w odległości 15 tysięcy lat świetlnych od Ziemi, pochodzenie pyłu gwiezdnego, który składa się na większość materii w naszym Układzie Słonecznym, włączając nas, jest bardziej skomplikowane, niż wcześniej sądzono.
Wszystko wokół ciebie – twoje biurko, twój laptop, twoja filiżanka kawy, a w gruncie rzeczy nawet ty – zbudowane jest z gwiezdnego pyłu, czyli materii wykutej w ognistych piecach gwiazd, które umarły przed narodzinami naszego Słońca. Badając przestrzeń otaczającą tajemnicze gwiezdne zwłoki, naukowcy z Uniwersytetu Arizony dokonali odkrycia, które może pomóc w rozwiązaniu odwiecznej tajemnicy: skąd bierze się gwiezdny pył?
Kiedy gwiazdy umierają, rozsiewają w kosmos wokół siebie pierwiastki, które łączą się w nowe gwiazdy, planety, asteroidy i komety. Większość wszystkiego, co składa się na Ziemię – nawet samo życie – zbudowane jest z pierwiastków wytworzonych przez nieistniejące już gwiazdy, w tym z krzemu, węgla, azotu i tlenu. Ale to nie wszystko. Meteoryty zwykle zawierają ślady gwiezdnego pyłu, do do którego do tej pory uważano, że powstaje tylko w wyjątkowo gwałtownych, wybuchowych zdarzeniach śmierci gwiazd, znanych jako nowe lub supernowe – zbyt rzadkich, by wyjaśnić obfitość zachowaną w meteorytach.
Naukowcy z Uniwersytetu Arizony (UA) wykorzystali radioteleskopy w Arizonie i Hiszpanii, aby obserwować obłoki gazu w młodej mgławicy planetarnej K4-47 – enigmatycznym obiekcie znajdującym się 15 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Sklasyfikowana jako mgławica, K4-47 jest gwiezdną pozostałością, o której astronomowie sądzą, że powstała, gdy gwiazda zrzuciła część swojej materii do powłoki wypływającego gazu, zanim zakończyła swoje życie jako biały karzeł.
Ku swemu zaskoczeniu naukowcy odkryli, że niektóre z pierwiastków składających się na mgławicę – węgiel, azot i tlen – są bardzo bogate w pewne odmiany, które pasują do obfitości obserwowanej w niektórych cząstkach meteorytu, ale poza tym są rzadkością w Układzie Słonecznym; to ciężkie izotopy węgla, azotu i tlenu – odpowiednio 13C, 15N i 17O. Izotopy te różnią się od swoich bardziej powszechnych form dodatkowym neutronem w jądrze.
Łączenie się dodatkowego neutronu z jądrem atomowym wymaga ekstremalnych temperatur przekraczających 100 milionów stopni Celsjusza, co prowadzi do wniosku, że izotopy te mogą powstawać jedynie w gwałtownych wybuchach energii w starzejących się układach podwójnych gwiazd – i supernowych, w których gwiazda wybucha w kataklizmicznej eksplozji. Zamiast zdarzeń eksplozji kataklizmicznych, z których wykuwają się ciężkie izotopy, mogą być one jednak także produkowane, gdy gwiazda średniej wielkości, taka jak nasze Słońce, stanie się niestabilna pod koniec swojego życia i zostanie poddana tak zwanemu błyskowi helowemu, w którym supergorący hel z rdzenia gwiazdy przebije się przez otaczającą go powłokę wodorową.
Odkrycie to stało się możliwe dzięki współpracy między przedstawicielami dyscyplin, które zwykle pozostają względnie odrębne: astronomii i kosmochemii. Zespół wykorzystał radioteleskopy Arizona Radio Observatory oraz aparaturę w Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) w Grenoble do obserwacji widm rotacyjnych emitowanych przez cząsteczki w mgławicy K4-47, które ujawniają wskazówki na temat rozkładu ich masy oraz ich tożsamości.
Naukowcy oczekują z niecierpliwością odkryć misji OSIRIS-REx, wysłanej do asteroidy, a prowadzonej przez UA. Zaledwie dwa tygodnie temu statek kosmiczny dotarł do swojej docelowej asteroidy, Bennu, z której w 2020 będzie zbierać próbki materii. Jednym z głównych celów misji jest zrozumienie ewolucji Bennu i początków Układu Słonecznego.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej:
Stellar Corpse Reveals Clues to Missing Stardust
Źródło: University of Arizona
Na zdjęciu: Mgławica Motyl, jest przykładem tak zwanej dwubiegunowej mgławicy planetarnej. Przedmiot tego badania, K4-47, jest znacznie mniej znana, ale może mieć podobny wygląd. Źródło: ESA/Hubble & NASA/Judy Schmidt
