Pierwsza symulacja supernowej, która była ojcem naszego Układu Słonecznego

Powstanie Układu Słonecznego jest jednym z podstawowych problemów astrofizyki. Ogólny mechanizm jest dobrze zrozumiany – gigantyczna chmura gazu i pyłu musiała zapaść się, tworząc Słońce i planety – ale diabeł tkwi w szczegółach. Na przykład, co mogło spowodować taki upadek?

Istnieją różne wskazówki. Najbardziej kuszące są badania izotopów w meteorytach. Są to ważne, ponieważ astrofizycy uważają, że skały te powstały podczas zawalenia i od tamtej pory pozostają nietknięte. Tak więc ich skład izotopowy jest bezpośrednim odzwierciedleniem warunków panujących w obłoku gazu podczas jego kondensacji.

Jedną zagadką jest ilość glinu-26 w tych skałach, kiedy się uformowały. Al-26 ma okres półtrwania około 700 000 lat. Nie trzeba więc długo czekać na zmianę proporcji między Al-26 a jego kuzynem, Al-24.

Ale stosunek ten jest dziwnie wysoki w klasie węglowych meteorytów chondrytowych zwanych CV-chondrytami ('V' pojawia się, ponieważ ich nazwa pochodzi od meteorytu, który spadł na Vigarano we Włoszech). Coś musiało wstrzykiwać świeżo wykuty Al-26 w ten obłok gazu, gdy ten się zapadał.

Pomiary izotopów oznaczają również czas powstawania tych meteorytów, co rodzi kolejną zagadkę. Pomiary wskazują, że wszystkie meteoryty musiały powstać w ciągu 20 000 lat od siebie – czyli praktycznie jednocześnie w tych skalach czasowych.

Więc co mogło wyprodukować ten Al-26 i wywołać tak szybkie formowanie się meteorytów?

Możliwości jest kilka. Różne typy gwiazd uwalniają Al-26 wraz z wiatrem, który od nich odpływa. Jednym z pomysłów jest to, że nasz Układ Słoneczny uformował się w pobliżu jednego z nich.

Większość astrofizyków popiera jednak inny pomysł. To dlatego, że w pobliżu pojawiła się supernowa, wysyłając falę uderzeniową gorących gazów, w tym Al-26, przemieszczających się przez nasz protoplastyczny obłok.

Trudność polega na rozróżnieniu tych scenariuszy.

Dzisiaj Matthias Gritschneder z Uniwersytetu Pekińskiego w Pekinie wraz z kilkoma kumplami przedstawia nową symulację komputerową formowania się Układu Słonecznego, która wyraźnie faworyzuje hipotezę supernowej.

Nowy model odtwarza to, co dzieje się, gdy fala uderzeniowa gorących gazów z supernowej przechodzi przez chmurę przodków zimnych gazów.

Supernowa nie tylko dostarcza dokładnie odpowiednią ilość Al-26, ale także fala uderzeniowa powoduje zapadanie się naszego obłoku gazu, tym samym powodując powstawanie Układu Słonecznego.

Co więcej, cały proces przebiega bardzo szybko. CV-chondryty prawdopodobnie powstały, gdy temperatura obłoku gazu spadła poniżej około 1800 stopni C.

Nowy model pokazuje, że miałoby to miejsce w skali czasu zgodnej z 20 000 lat, które sugerują dowody.

Z pewnością można wprowadzić ulepszenia w tym modelu. Jest to symulacja 2D, a nie 3D, więc niektóre procesy fizyczne mogą nie być dokładnie symulowane. Istnieją również inne proporcje izotopów, które wymagają wyjaśnienia.

Ale będą one musiały poczekać, aż możliwe będą bardziej zaawansowane symulacje przy większej mocy obliczeniowej.

W międzyczasie astrofizycy odczują ulgę, że ich najbardziej hołubione idee dotyczące formowania się Układu Słonecznego znajdują się pod kontrolą najmocniejszych możliwych dzisiaj testów numerycznych, a wręcz rozkwitają.

3 listopada: Zmodyfikowano w celu zmiany błędu w okresie półtrwania Al-24

Nr ref.: arxiv.org/abs/1111.0012 : Supernowa spowodowała powstanie i wzbogacenie naszego Układu Słonecznego

ukryć