TIFLO24 TIFLO24

Ты сделан из звездной пыли

Мы все сделаны из звездной пыли. Но откуда это?

В следующий раз, когда тебе будет плохо, просто помни — ты сделан из звездной пыли. Конечно, фекальные бактерии тоже. И серийные убийцы. Не говоря уже о еде, которую вы ненавидите, ржавчине, мышьяке… но даже в этом случае удивительно думать, что материалы в наших клетках когда-то пришли откуда-то с неба.

Но где именно? Новое исследование выявило участки газа и пыли, где изотопы некоторых элементов встречаются чаще, чем они должны быть, что ставит под сомнение то, что мы знаем об их происхождении.

Основываясь на составе относительно молодой планетарной туманности K4-47, исследователи из Университета Аризоны предложили другой метод создания атомов, которые, как когда-то предполагалось, имеют довольно экзотическое происхождение.

Большинство элементов, ответственных за сложный химический состав жизни и геологии, являются продуктами различных звездных реакций.

Соберите достаточно водорода в одном месте, и гравитация неизбежно начнет выжимать его в гелий. В свою очередь, гелий превращается в элементы несколько большего размера, например литий.

Чтобы заставить слипаться вместе все более крупные элементы, такие как углерод и кислород, вам понадобится впечатляющее количество силы, которое можно найти в ядрах массивных звезд с массой не менее восьми солнечных масс при рождении.

Однако даже в этом случае некоторые изотопы этих массивных строительных блоков сложнее построить, чем другие. Например, углерод 13, кислород 17 и азот 15 имеют дополнительный нейтрон, проталкиваемый в их ядро.

Это может показаться незначительной разницей, но это невинное дополнение требует необычайного внимания. То, что вы найдете только в сильном конце звезды, когда она схлопывается сама по себе во взрывоопасной сверхновой.

По крайней мере, так полагали ученые. Но оказывается, что у этого предположения есть одна небольшая проблема.

«Модели, использующие только новые и сверхновые, никогда не могли объяснить количества N-15 и O-17, которые мы наблюдаем в образцах метеоритов», — сказала старший научный сотрудник исследования Люси Зиурис.

С избытком таких тяжелых изотопов, пылящих камни, падающие на Землю, ученые начали рассматривать другие объяснения создания элементов, которые не требуют таких редких астрофизических событий.

Вот где пригодится K4-47. Это облако газа и пыли, удаленное от нас на 15 000 световых лет, богато углеродсодержащими молекулами, многие из которых относятся к категории дополнительных нейтронов.

«Тот факт, что мы находим эти изотопы в K4-47, говорит нам, что нам не нужны странные экзотические звезды, чтобы объяснить их происхождение», — говорит Зюрис.

«Оказывается, среднестатистические звезды эстрады в саду тоже способны их производить».

Звезды, такие как наше Солнце, не заканчивают свои дни в катастрофическом ударе горячего и плотного газа.

Фактически, как и 90 процентов всех звезд, наше Солнце будет постепенно расширяться по мере того, как оно теряет массу, его тепло незаметно превращает его атмосферу в красный гигантский шар. Затем горячая газовая оболочка со временем медленно уносится, оставляя яркое ядро «белого карлика».

Это может показаться тихим, но одна часть процесса умирания внутри этих довольно обычных звезд должна быть достаточно мощной, чтобы протолкнуть дополнительный нейтрон в тяжелые атомы, прежде чем позволить ему улететь в космос.

Когда гравитация теряет контроль над более легкой внешней атмосферой звезды, гелий продолжает падать на поверхность ядра, повышая его плотность и температуру. На накопление уходит миллионы лет. Но в конечном итоге триггерная точка достигается виртуальным щелчком пальцев.

Температура достигает критической точки, близкой к 100 миллионам градусов, позволяя тройкам гелия образовывать отдельные атомы углерода, выделяя при этом безумное количество энергии.

Этот гелий с дефицитом электронов не действует как газ, он слипается, как океан жидкости, улавливая поднимающееся тепло. В результате возникает так называемая вспышка гелиевой оболочки.

«Гелиевая вспышка не разрывает звезду, как сверхновая. Это больше похоже на извержение звезды», — говорит Зиурис.

В конце концов, около 6 процентов гелия превращается в простой старый углерод. Однако для того, чтобы эта сверхновая превратилась в изотопы, подобные C-13, атомы должны также относительно быстро улететь, чтобы остыть и не подвергаться другим реакциям.

Кажется, что цифры складываются, но больше примеров поможет укрепить модель.

Преобладание этих изотопов в K4-47 также можно было бы объяснить, если бы это было результатом двойной звездной системы с общей газовой оболочкой. Одна звезда достаточного размера могла произвести углерод до того, как они слились, при столкновении образовалась туманность.

Подобная туманность под названием CKVul считается результатом такого слияния двойных белых карликов. Он также имеет тот же рецепт углерода и изотопов углерода.

Отслеживание происхождения определенных изотопов до вспышек гелиевых оболочек может предоставить астрономам новый способ интерпретации истории материалов в нашей Солнечной системе.

«Вы можете представить частицы, которые мы находим в метеоритах, как звездный пепел, оставленный звездами, которые давно умерли, когда образовалась наша Солнечная система», — говорит соавтор Зиуриса Том Зега.

«Мы ожидаем найти эти досолнечные зерна на Бенну — они являются частью загадки истории этого астероида, и это исследование поможет определить, откуда взялся материал на Бенну».

Это может быть так же редко, как мы когда-то думали. Но это не означает, что такие изотопы, как углерод-13, менее специфичны.

Может быть, в этом есть урок для всех нас.

Это исследование было опубликовано в журнале Nature.

11:25
0
Olga Olga 1 месяц назад #

Интересненько наколяконо! Доступненько и понятненько.

Используя этот сайт, вы соглашаетесь с тем, что мы используем файлы cookie.