|
Звездная пыль раскрывает тайны Солнечной системы
|
|
|
|
Когда вы думаете о космосе, вы, вероятно, представляете себе звезды, планеты и луны. Но большая часть космоса заполнена облаками газа, плазмы и звездной пыли — известными как межзвездные облака. Только в локальных частях нашей галактики существует комплекс из примерно 15 отдельных межзвездных облаков. В настоящее время Солнечная система проходит через одно из них, метко названное Местным межзвездным облаком. Считается, что происхождение и история этих облаков тесно связаны с рождением и смертью звезд. Но мы можем видеть их отпечатки прямо здесь, на Земле, в месте, где вы, возможно, не ожидали бы их увидеть — в антарктическом льду.
|
|
|
|
Мои коллеги и я изучаем звездную пыль, захваченную старым антарктическим снегом и льдом, чтобы проследить историю нашего солнечного окружения, включая саму Солнечную систему.
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, мы обнаружили тонкую подсказку, раскрывающую движение нашей Солнечной системы в локальной межзвездной среде за последние 80 000 лет.
|
|
|
|
Взгляд вниз, чтобы увидеть небо
|
|
|
|
Астрономия обычно направлена вовне. Телескопы собирают свет от далеких звезд и галактик, позволяя нам наблюдать события на огромных площадях пространства и времени. На основе этих наблюдений мы делаем выводы о том, как живут и умирают звезды, как образуются элементы и как развивается Вселенная.
|
|
|
|
|
|
|
Наш подход переворачивает эту идею с ног на голову.
|
|
|
|
Вместо того чтобы наблюдать за светом, идущим к нам, мы изучаем обломки взрывающихся звезд прямо здесь, на Земле. Как космические печи, звезды создают множество элементов в своих ядрах, от углерода и кислорода до кальция и железа. Это включает в себя редкие изотопы (варианты химических элементов), такие как железо-60.
|
|
|
|
Когда массивные звезды взрываются в сверхновые в конце своей жизни, эти элементы выбрасываются в космос и становятся межзвездной пылью.
|
|
|
|
Мелкие частицы этой пыли затем дрейфуют по галактике и иногда достигают поверхности Земли. В этих частицах содержится радиоактивный изотоп железа-60, «отпечаток» звёздных взрывов. Исследуя эти атомы в геологических архивах на Земле, мы можем изучать астрофизические события, такие как сверхновые, спустя долгое время после того, как их свет угасает.
|
|
|
|
Вот почему Антарктида так ценна. Её снег накапливается медленно и остаётся практически нетронутым, образуя слоистую летопись, простирающуюся на десятки тысяч лет. Каждый слой запечатлел моментальный снимок материала, присутствовавшего в нашем космическом окружении в то время.
|
|
Обнаружение звёздной пыли в антарктическом льду
|
|
|
|
Когда мы исследовали 500 кг свежего снега в Антарктиде, мы неожиданно обнаружили этот редкий радиоактивный изотоп. Откуда он взялся? Недавних сверхновых вблизи Земли не было.
|
|
|
|
Но наше солнечное окружение заполнено 15 облаками, и в настоящее время Солнечная система проходит как минимум через одно из них. Неужели звёздная пыль ждёт в облаках, чтобы быть подхваченной Землёй? Если да, то количество звёздной пыли, собираемой Землёй, должно быть связано с её структурой: чем плотнее облака, тем больше железа-60 они содержат. Это было нашим обоснованным предположением в 2019 году.
|
|
|
|
Вскоре появились другие объяснения. Миллионы лет назад Земля получила мощные потоки железа-60 от массивных сверхновых. Является ли железо-60 в антарктическом снегу последним остатком или эхом этого сигнала? Дождь, превратившийся в морось?
|
|
|
|
Чтобы это выяснить, мы проанализировали 300-килограммовый образец антарктического льда, датируемый периодом от 40 000 до 80 000 лет назад. Этот процесс кропотливый. Лёд необходимо растопить и подвергнуть химической обработке, чтобы выделить мельчайшие количества железа, включая железо-60, из звёздной пыли.
|
|
|
|
Затем, используя чувствительный метод подсчёта атомов в ускорительной масс-спектрометрии на базе ускорителя тяжёлых ионов в Австралийском национальном университете, мы подсчитали отдельные атомы железа-60.
|
|
|
|
Ожидание было простым: основываясь на предыдущих измерениях поверхностного снега Антарктиды и океанических отложений возрастом в несколько тысяч лет, мы предполагали определенный стабильный уровень отложений железа-60.
|
|
|
|
Вместо этого мы обнаружили меньшее количество. Не нулевое, но заметно ниже ожидаемого.
|
|
|
|
Этот результат предполагает, что в тот период до Земли достигало меньше межзвездной пыли. Это замечательное изменение в сравнительно коротком астрофизическом временном масштабе и не соответствует длительным временным масштабам отложений железа-60, которые оседали здесь миллионы лет назад. Вместо этого нам нужно было искать меньший, более локальный источник этого изотопа.
|
|
|
|
Естественно, астрономы также проявляют большой интерес к облакам вокруг Солнечной системы. В прошлом году исследование, реконструирующее историю этих облаков, пришло к выводу, что они, скорее всего, возникли в результате взрыва звезды. Более того, было установлено, что Солнечная система пересекала Местное межзвездное облако примерно от 40 000 до 124 000 лет назад.
|
|
|
|
Если это так, то мы должны ожидать, что количество железа-60, собранного на Земле, должно было измениться примерно в тот же период — от 40 000 до 124 000 лет назад.
|
|
|
|
Именно это показали наши результаты в Антарктиде.
|
|
|
|
Однако эта история не совсем совпадает. Если бы эти облака действительно возникли непосредственно из взорвавшейся звезды, мы ожидали бы гораздо больше железа-60, чем мы фактически видим в антарктическом льду.
|
|
|
|
Тем не менее, эти облака оставили свой след в геологической летописи Земли. Если мы копнем глубже и проанализируем еще более древний лед, то вскоре сможем разгадать тайну этих локальных межзвездных облаков, раскрыв их полную историю и неопределенное происхождение.
|
|
|
|
Источник
|
