Взрывающиеся звезды принесли больше звездной пыли, чем предполагалось

Все мы состоим из звездной пыли. Солнечная система и все в ней состоит из вещества, которое когда-то было выброшено в удаленных системах в космос, в частности, вследствие взрывов сверхновых. Для астрономов метеориты являются ценными свидетелями из далеких времен до рождения нашей Солнечной системы. Наиболее распространенным типом звездной пыли являются силикатные зерна размером в несколько сотен нанометров, большинство из которых происходит от остатков красных гигантских звезд. Но при этом меньшая, но все еще значительная часть звездной пыли происходит от взрывов сверхновых.

SNR G1,9 + 0,3 - самый молодой из известных остатков сверхновой в Млечном Пути. Звездный взрыв, породивший это облако, произошел около 25 тысяч лет назад. И вся наша Солнечная система состоит из материи, которая возникла по большей части в результате таких космических событий. Фото: NASA

Ученые из Института химии Макса Планка обнаружили, что доля силикатной звездной пыли в метеоритах - той самой пыли которая образуется при взрывах сверхновых, примерно в два раза выше, чем считалось ранее. Исследователи оценивают ее в 25-30 процентов. Из этого они делают вывод, что пылевое и газовое облако, из которого наша Солнечная система возникла 4,6 миллиарда лет назад, содержало около одного процента «настоящей» пыли сверхновой, пишет журнал Nature Astronomy.

«Мы смогли показать в нашем исследовании, что значительная доля досолнечных звездных частиц пыли, обнаруженных в метеоритах, которые, как считалось, происходят от красных гигантских звезд, возникла вместо этого при взрывах сверхновых», - говорит физик Ян Лейтнер.

Показательное соотношение изотопов

Ученые из немецкого Майнца доказали это, точно определив соотношение изотопов кислорода и магния в зернышках силикатной звездной пыли. Выяснилось, что изотопные составы магния в некоторых из исследованных зерен силикатной звездной пыли можно было бы объяснить моделями новых, но не соотношения изотопов кислорода в них. Хотя последнее можно объяснить на примере моделей для красных гигантских звезд, но оно не соответствует обнаруженным изотопным составам магния. И только в более новых моделях сверхновых звезд можно утверждать, что они хорошо объясняют как измеренные изотопные составы магния, так и составы кислорода.

Исследователи объясняют это явление тем, что процессы ядерного синтеза, которые имеют место в сверхновых, новых и в красных гигантах, протекают в разных условиях. Это приводит к очень характерным изотопным сигнатурам для большого количества элементов, которые оставляют свой определенный «отпечаток» в самих силикатных зернах.

Первоначальное предположение о том, что подавляющее большинство звездной пыли происходит от красных гигантов, основано на анализе соотношений изотопов кислорода в силикатных зернах, которые очень характерным образом отличаются от таких изотопов у нашего Солнца.

Метеориты из Антарктики и Сахары

Исследованные зерна звездной пыли были обнаружены в различных метеоритах, которые в разное время были найдены в Антарктиде и Сахаре. В предыдущем исследовании ученые института Макса Планка идентифицировали зерна звездной пыли на основе их аномального изотопного состава кислорода и определили частоту звездной пыли в метеоритах.

И исследователям удалось успешно доказать это с помощью специального масс-спектрометра, так называемого NanoSIMS. С помощью этого устройства можно определять изотопный состав материалов в масштабе размеров 50-100 нанометров. При этом точные измерения изотопов магния стали возможными только благодаря включению нового источника ионов полтора года назад. Ранее для исследований был доступен только один ионный пучок, который был больше, чем исследуемые гранулы звездной пыли, поэтому результаты измерений значительно искажались окружающим материалом.