Μικρό Bang πυροδότησε το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος

Πηγή: ScienceDaily, 3 Οκτωβρίου 2008

Για πολλές δεκαετίες, οι επιστήμονες πίστευαν ότι το Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκε σαν το αποτέλεσμα ενός κύματος κλονισμού - που προήλθε από μια έκρηξη σουπερνόβα - το οποίο πυροδότησε την κατάρρευση ενός πυκνού, νέφους αερίου γεμάτου σκόνη και που η συστολή του σχημάτισε τον Ήλιο και τους πλανήτες. Ωστόσο λεπτομερή μοντέλα αυτής της διαδικασίας σχηματισμού έχουν δουλέψει κάτω από την απλουστευτική παραδοχή ότι οι θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια των βίαιων αυτών γεγονότων παρέμειναν σταθερές.

Αυτή η εικόνα δείχνει ένα νέφος αερίου με τη μισή μάζα του ηλιακού συστήματος να έχει κτυπηθεί από ένα κύμα κλονισμού ενός σουπερνόβα που κινείται προς τα κάτω. Τα χρώματα αντιπροσωπεύουν το νέφος, με τα πιο κόκκινα χρώματα να εκπροσωπούν πυκνότερες περιοχές. Τα στερεά μαύρα περιγράμματα οριοθετηθούν υλικό που είχε αρχικά το μέτωπο του κύματος κλονισμού, όπου βραχύβια ραδιοϊσότοπα εγχέονται στο υπό κατάρρευση νέφος. Οι αποστάσεις είναι εκατοστά.

Τώρα όμως αστροφυσικοί στο Ινστιτούτο για τον Επίγεια Μαγνητισμό (DTM) έδειξαν για πρώτη φορά ότι ένα σουπερνόβα θα μπορούσε όντως να ενεργοποιήσει το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος, κάτω από τις πιο πιθανές συνθήκες ταχείας θέρμανσης και ψύξης.

Τα αποτελέσματα, που θα δημοσιευθούν στο Astrophysical Journal, λύνουν αυτή η μακρόχρονη συζήτηση.

"Έχουμε χημικές αποδείξεις από μετεωρίτες, που μας οδηγούν σε ένα σουπερνόβα να ενεργοποιεί το σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος από τη δεκαετία του 1970," παρατήρησε ο επικεφαλής της έρευνας Alan Boss. "Αλλά ο μπελάς ήταν στις λεπτομέρειες. Έως τώρα, οι επιστήμονες δεν ήταν σε θέση να επιλύσουν ένα σενάριο αυτο-συνεπές, όπου η κατάρρευση να προκαλείται την ίδια στιγμή που νεοσχηματισμένα ισότοπα από το σουπερνόβα να εγχέονται στο υπό κατάρρευση νέφος. "

Βραχύβια ραδιενεργά ισότοπα - με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων - βρέθηκαν σε πολύ παλιούς μετεωρίτες που διασπάστηκαν σε πολύ παλιές εποχές - πριν εκατομμύρια χρόνια - και δημιούργησαν θυγατρικά στοιχεία. Η ανακάλυψη των θυγατρικών πυρήνων σε πολύ παλιούς μετεωρίτες σημαίνει ότι τα μητρικά βραχύβια ραδιοϊσότοπα πρέπει να έχουν δημιουργηθεί μόνο ένα εκατομμύριο περίπου χρόνια προτού σχηματιστούν οι μετεωρίτες. "Ένα από αυτά τα μητρικά ισότοπα, ο σίδηρος-60, μπορεί να γίνει σε σημαντικές ποσότητες μόνο σε ισχυρούς πυρηνικούς 'φούρνους' πολύ μεγάλων άστρων ή σε σουπερνόβα", εξηγεί ο Boss. "Ο σίδηρος-60 διασπάται σε σε νικέλιο-60, και το νικέλιο-60 έχει βρεθεί σε πρωτόγονους μετεωρίτες. Έτσι γνωρίζουμε που και πότε έγινε το μητρικό ισότοπο, αλλά όχι τον τρόπο με τον οποίο ήρθε έως εδώ."

Προηγούμενα μοντέλα από τον Boss είχαν δείξει ότι τα ισότοπα μπορεί να υπήρχαν σε ένα προ-ηλιακό νέφος, αν ένα κύμα κλονισμού από μία έκρηξη σουπερνόβας επιβραδύνθηκε στα 10 με 60 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο, ενώ το κύμα και το νέφος είχαν σταθερή θερμοκρασία 10 K. "Τα μοντέλα δεν δούλευαν, εάν το υλικό αυτό θερμαίνεται υπό συμπίεση και ψύχονται με ακτινοβολία, και αυτό το αίνιγμα άφησε σοβαρές αμφιβολίες σχετικά με το αν ένα κύμα κλονισμού από τη σουπερνόβα ξεκίνησε αυτά τα γεγονότα πριν 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν ή όχι", παρατήρησε ο Harri Vanhala.

Σε όλα τα μοντέλα, το μέτωπο του κύματος κλονισμού χτύπησε ένα προ-ηλιακό σύννεφο με τη μάζα του δικού μας Ήλιου, που περιείχε σκόνη, νερό, μονοξείδιο του άνθρακα, και μοριακό υδρογόνο, φθάνοντας σε θερμοκρασίες υψηλότερες από 1000 K. Χωρίς ψύξη, το νέφος δεν θα μπορούσε να καταρρεύσει. Ωστόσο, με το νέο νόμο της ψύξης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μετά από 100.000 χρόνια το προ-ηλιακό σύννεφο ήταν 1.000 φορές πυκνότερο από πριν, και ότι η θερμότητα από το μέτωπο του κύματος κλονισμού είχε πολύ γρήγορα χαθεί, με αποτέλεσμα να υπάρχει μόνο ένα λεπτό στρώμα με θερμοκρασίες κοντά στους 1000 K. Μετά από 160.000 χρόνια, το κεντρικό νέφος είχε καταρρεύσει για να γίνει εκατομμύρια φορές πυκνότερο, που αποτέλεσε τον πρωτοήλιο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ισότοπα από το μέτωπο κλονισμού είχαν αναμιχθεί στον πρωτοήλιο με τρόπο που να συνάδει με την προέλευσή τους από ένα σουπερνόβα.

"Είναι η πρώτη φορά που ένα λεπτομερές μοντέλο ενός σουπερνόβα που προκαλεί το σχηματισμό του ηλιακού μας συστήματος έχει αποδειχθεί και στην πράξη,'' συμπληρώνει ο Boss." Ξεκινήσαμε σαν πλανητικό σύστημα με ένα μικρό Bang 9 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. "

Τα νεφελώματα μέσα στα οποία γεννιούνται τ άστρα αποτελούνται κυρίως από ιονισμένα χημικά στοιχεία, άτομα δηλαδή που έχουν χάσει ένα ή περισσότερα από τα ηλεκτρόνιά τους.

Για την δημιουργία ενός άστρου υπάρχουν 4 στάδια.

Στο πρώτο στάδιο έχουμε τη δημιουργία ενός αργά περιστρεφόμενου βασικού πυρήνα στο εσωτερικό ενός μοριακού νέφους.
Στο δεύτερο στάδιο ο πυρήνας αυτός καταρρέει σχηματίζοντας ένα πρωτοάστρο με έναν δίσκο υλικών γύρω του, περιβαλλόμενα από ένα καταρρέον πέπλο αερίων και σκόνης.
Στο τρίτο στάδιο έχουμε την απαρχή των πρώτων θερμοπυρηνικών αντιδράσεων και τη δημιουργία δευτέριου (βαρύ υδρογόνου) και ενέργειας, η οποία τροφοδοτεί την εκπομπή αστρικού ανέμου, και ο οποίος τελικά σχηματίζει πίδακες υλικών που εκτοξεύονται από τους πόλους περιστροφής του πρωτοάστρου.
Στο τελευταίο στάδιο ο αστρικός άνεμος γενικεύεται προς όλες τις κατευθύνσεις, απομακρύνοντας σιγά σιγά τα υπολείμματα του νεφελώματος που σχημάτισε το νεογέννητο άστρο.

Home