อะไรทำให้เกิดการก่อตัวของมุมเล็ก ๆ ของจักรวาล - ดวงอาทิตย์และระบบดาวเคราะห์ของเรา หลายทศวรรษที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์คิดว่าระบบสุริยะก่อตัวขึ้นจากคลื่นกระแทกจากดาวระเบิดซึ่งเป็นซูเปอร์โนวาซึ่งก่อให้เกิดการล่มสลายของเมฆก๊าซหนาแน่นที่มีฝุ่นหนาแน่นซึ่งหดตัวเพื่อก่อตัวดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ แต่แบบจำลองที่มีรายละเอียดของกระบวนการก่อตัวนี้ได้ทำงานภายใต้สมมติฐานที่ทำให้เข้าใจง่ายเท่านั้นว่าอุณหภูมิในช่วงเหตุการณ์รุนแรงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แน่นอนว่าไม่น่าเป็นไปได้ แต่ตอนนี้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของภาควิชาแม่เหล็กโลก (DTM) ของ Carnegie Institute ได้แสดงเป็นครั้งแรกว่าซุปเปอร์โนวาสามารถกระตุ้นการก่อตัวของระบบสุริยะภายใต้เงื่อนไขที่มีแนวโน้มว่าจะเกิดความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นสิ่งที่ค้นพบใหม่เหล่านี้ได้แก้ไขข้อโต้แย้งที่ยาวนานนี้หรือไม่?
“ เรามีหลักฐานทางเคมีจากอุกกาบาตที่ชี้ไปยังซูเปอร์โนวาซึ่งก่อให้เกิดการก่อตัวของระบบสุริยะตั้งแต่ทศวรรษ 1970” Alan Boss ผู้เขียนนำของคาร์เนกี้กล่าว “ แต่มารได้รับรายละเอียดแล้ว จนกระทั่งการศึกษาครั้งนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสรุปสถานการณ์ที่สอดคล้องกันได้โดยที่การยุบตัวเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับที่ไอโซโทปที่สร้างขึ้นใหม่จากซูเปอร์โนวาถูกฉีดเข้าไปในก้อนเมฆที่ยุบตัวลง”
ไอโซโทปกัมมันตรังสีอายุสั้น - องค์ประกอบของธาตุที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกัน - ที่พบในอุกกาบาตที่เก่าแก่มากสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไปหลายล้านปีและกลายเป็นองค์ประกอบที่แตกต่างกัน การค้นพบองค์ประกอบของลูกสาวในอุกกาบาตดั้งเดิมหมายความว่าไอโซโทปรังสีมีอายุสั้นของพ่อแม่จะต้องถูกสร้างขึ้นเพียงล้านปีหรือมากกว่านั้นก่อนที่อุกกาบาตเหล่านั้นจะก่อตัวขึ้น “ หนึ่งในไอโซโทปของพ่อแม่เหล่านี้คือธาตุเหล็ก -60 สามารถสร้างได้ในปริมาณที่มีนัยสำคัญเฉพาะในเตาหลอมนิวเคลียร์ที่มีศักยภาพของดาวฤกษ์มวลมากหรือดวงที่วิวัฒนาการแล้ว” บอสอธิบาย “ การสลายตัวของ Iron-60 ไปสู่นิกเกิล -60 และนิกเกิล -60 นั้นพบได้ในอุกกาบาตดั้งเดิม เรารู้ว่าที่ไหนและเมื่อไหร่ที่ไอโซโทปของผู้ปกครองถูกสร้างขึ้นมา แต่ไม่ใช่ว่ามันมาที่นี่ได้อย่างไร”
รุ่นก่อนหน้าโดยบอสและอดีต DTM Fellow Prudence Foster แสดงให้เห็นว่าไอโซโทปสามารถถูกฝากไว้ในคลาวด์ pre-solar ถ้าคลื่นกระแทกจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาชะลอตัวลงเป็น 6 ถึง 25 ไมล์ต่อวินาทีและคลื่นและเมฆมีอุณหภูมิคงที่ - 440 ° F (10 K) “ แบบจำลองเหล่านั้นไม่ทำงานหากวัสดุถูกทำให้ร้อนโดยการบีบอัดและระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีและปริศนานี้ทำให้เกิดความสงสัยอย่างมากในชุมชนเกี่ยวกับว่าซุปเปอร์โนวาช็อคเริ่มเหตุการณ์เหล่านี้เมื่อสี่พันล้านปีก่อนหรือไม่” Harri Vanhala ที่พบผลลัพธ์เชิงลบในปริญญาเอกของเขา งานวิทยานิพนธ์ที่ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนในปี 1997
นักวิจัยของ Carnegie ได้พิจารณาถึงสถานการณ์ที่แตกต่างกันโดยใช้รหัส hydrodynamics การปรับแต่งตาข่ายแบบปรับตัวได้ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อรับมือกับช็อตด้านหน้า ในโมเดลทุกรุ่นด้านหน้าช็อตนั้นชนกับเมฆของดวงอาทิตย์ของเราซึ่งประกอบด้วยฝุ่นน้ำคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนโมเลกุลซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 1,340 ° F (1,000 K) ในกรณีที่ไม่มีการระบายความร้อนระบบคลาวด์จะไม่ยุบ อย่างไรก็ตามด้วยกฎการระบายความร้อนใหม่พวกเขาพบว่าหลังจาก 100,000 ปีก่อนเมฆสุริยุปราคา 1,000 ครั้งหนาแน่นกว่าเดิมและความร้อนจากด้านหน้าช็อกนั้นหายไปอย่างรวดเร็วทำให้เกิดชั้นบาง ๆ ที่มีอุณหภูมิใกล้ถึง 1,340 ° F (1,000 K) หลังจาก 160,000 ปีที่ผ่านมาศูนย์คลาวด์ได้ทรุดตัวลงกลายเป็นหนาแน่นขึ้นล้านครั้งก่อตัว protosun นักวิจัยพบว่าไอโซโทปจากด้านหน้าช็อตถูกผสมเข้ากับโปรโตซันในลักษณะที่สอดคล้องกับที่มาของมันในซูเปอร์โนวา
นายบอสกล่าวว่านี่เป็นครั้งแรกที่โมเดลซูเปอร์โนวาที่มีรายละเอียดกระตุ้นการก่อตัวของระบบสุริยะของเรา “ เราเริ่มต้นจากการระเบิดของบิ๊กแบงเมื่อ 9 พันล้านปีก่อน”
ที่มา: Carnegie Institution for Science
