Przejdź do treści

Gwiezdne zwłoki dostarczają wskazówek dotyczących brakującego gwiezdnego pyłu

img

Wszystko wokół ciebie – twoje biurko, twój laptop, twoja filiżanka kawy – w gruncie rzeczy nawet ty – zbudowane jest z gwiezdnego pyłu, materii wykutej w ognistych piecach gwiazd, które umarły przed narodzeniem 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 poprzednie gwiazdy, w tym z krzemu, węgla, azotu i tlenu. Ale to nie jest cała historia. Meteoryty zwykle zawierają ślady gwiezdnego pyłu, który do tej pory uważany był, jako powstający tylko w wyjątkowo gwałtownych, wybuchowych zdarzeniach śmierci gwiazd znanych jako nowe lub supernowe – zbyt rzadkie, by wyjaśnić obfitość zachowaną w meteorytach.

Naukowcy z UA wykorzystali radioteleskopy w Arizonie i Hiszpanii, aby obserwować obłoki gazu w młodej mgławicy planetarnej K4-47, enigmatycznym obiekcie znajdującym się 15 000 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 swojemu 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: nazwane ciężkimi izotopami węgla, azotu i tlenu lub odpowiednio 13C, 15N, 17O. Izotopy te różnią się od swoich bardziej powszechnych form poprzez umieszczenie w ich jądrze dodatkowego neutronu.

Łączenie się dodatkowego neutronu z jądrem atomowym wymaga ekstremalnych temperatur przekraczających 100 mln stopni Celsjusza, co prowadzi naukowców 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, zespół sugeruje, że mogą być wyprodukowane, gdy gwiazda średniej wielkości, taka jak nasze Słońce, stanie się niestabilna pod koniec swojego życia i zostanie poddana tak zwanemu błyskowi helowemu, w którym super gorący hel z rdzenia gwiazdy przebije się przez otaczającą go powłokę wodorową. 

Odkrycie stało się możliwe dzięki współpracy między dyscyplinami, które zwykle pozostają względnie odrębne: astronomii i kosmochemii. Zespół wykorzystał radioteleskopy Arizona Radio Observatory oraz Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) 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, które stoją przed misją OSIRIS-REx wysłaną do asteroidy, prowadzonej przez Uniwersytet Arizona. Zaledwie dwa tygodnie temu statek kosmiczny dotarł do swojej docelowej asteroidy, Bennu, z której będzie zbierać próbki nieskazitelnej materii w 2020 roku. 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.