Сви смо чули ово: кад попијете чашу воде, та вода је већ прошла кроз гомилу пробавних тракта других људи. Можда су Атила Хуни или Влад пропалице; можда чак и тиранозаурус Рек.
Па, иста ствар је и са звездама и са материјом. Све што видимо око нас овде на Земљи, чак и наша сопствена тела, прошла су кроз најмање један циклус звезданог рођења и смрти, можда и више. Али која врста звезде?
То је желео знати тим истраживача из ЕТХ Зурицх (Ецоле политецхникуе федерале де Зурицх).
Прича о нашем Сунчевом систему започела је пре око 4,5 милијарди година када се молекулски облак урушио. У средишту тог урушеног облака Сунце је заживело у налету фузије, а око њега се створио диск гаса и прашине. На крају су се све планете у нашем Сунчевом систему формирале из тог протопланетарног диска.
Унутар тог диска материјала налазило се зрно прашине које се формирало око одређених других звезда. Ова посебна зрна била су неравномерно распоређена на диску, „попут соли и бибера“, према Марији Сцхонбацхлер, професорици на Институту за геохемију и петрологију из ЕТХ Зурицх. Како су се планете Сунчевог система формирале, свака је садржавала сопствену мешавину гаса и прашине, и та посебна зрна.
Напредак у мерним техникама омогућава научницима да открију материјал из кога се стварају планете и утврде његово порекло. Све се своди на изотопе. Изотоп је атом датог елемента са истим бројем протона у његовом језгру, али различитим бројем неутрона. На пример, постоје различити изотопи угљеника, попут Ц13 и Ц14. Док сви угљени изотопи имају 6 протона, Ц13 има 7 неутрона док Ц14 има 8 неутрона.
Мешавина различитих изотопа на планети - не само угљеника, већ и других елемената - је попут отиска прста. А тај отисак може научницима рећи много о пореклу тела.
"Стардуст има заиста екстремне, јединствене отиске прстију - а пошто се непрописно ширио протопланетарним диском, свака планета и сваки астероид добили су свој отисак прста када је формиран", рекао је Сцхонбоцхлер у саопштењу за јавност.
Током година, научници су проучавали ове отиске прстију на Земљи и метеоритима. Поређења између ове две откривају како су дуго мртве звезде црвених џинова допринеле стварању Земље и свега на њој. Укључујући и нас.
Научници су успели да упореде ове изотопске аномалије између Земље и метеорита за све више и више елемената. Сцхонбоцхлер и други научници који стоје иза нове студије прегледавали су метеорите који су били део језгре астероида давно уништених. Они су фокусирани на елемент паладијум.
Претходне студије других научника испитивале су однос изотопа за друге елементе, попут рутенијума и молибдена, који су суседи паладија на периодичној табели. Ови претходни резултати омогућили су Сцхонбоцхлеровом тиму да предвиди шта ће наћи када потраже изотопе паладија.
Очекивали су сличне количине паладија, али су добили изненађење.
"Метеорити су садржавали далеко мање аномалије паладија него што се очекивало", каже Маттиас Ек, постдоц са Универзитета у Бристолу који је извршио мерења изотопа током свог докторског истраживања на ЕТХ.
У свом раду, тим представља нови модел који објашњава ове резултате. Рад је насловљен „Пореклос-процесора хетерогеност изотопа у соларном протопланетарном диску. “ Објављено је у часопису Натуре Астрономи 9. децембра 2019. Главни аутор је Маттиас Ек.
Њихов модел показује да је, иако је све у нашем Сунчевом систему створено од звјезданих прашина, једна врста звијезда највише допринијела Земљи: црвене дивове или звијезде асимптотске гигантске гране (АГБ). То су звезде у истом распону маса као и наше Сунце које се шире када постану црвени гиганти када исцрпе водоник. Наше Сунце постаће једно од таквих за отприлике 4 или 5 милијарди година.
Као део свог крајњег стања, ове звезде синтетишу елементе у такозваном с-процесу. С-процес, или спор процес хватања неутрона, ствара елементе попут паладија и његових суседа на периодној табели, рутенијума и молибдена. Занимљиво је да с-процес ствара те елементе семенкама језгра гвожђа, које су и саме настале у суперновама у претходним генерацијама звезда.
„Паладијум је нешто испарљивији од осталих измерених елемената. Као резултат тога, мање се кондензира у прашину око ових звезда, а самим тим и мање паладија из звезданог праха у метеоритима које смо проучавали “, каже Ек.
У земљиној шминки постоји веће обиље црвених дивова него на Марсу или у астероидима попут Весте, који су даље у нашем Сунчевом систему. Спољна област садржи више материјала од супернова. Тим каже да могу објаснити зашто је то тако.
"Када су се планете формирале, температуре ближе Сунцу биле су веома високе", објашњава Сцхонбацхлер. Неке од зрна прашине биле су нестабилније од других, укључујући оне са леденом коре. Тај је тип уништен у унутрашњем Сунчевом систему, близу Сунца. Али прашина са црвених дивова била је стабилнија и одолијевала је уништавању, тако да је концентрисанија близу Сунца. Аутори кажу да је прашина од експлозије супернове такође склонија бржем испаравању од своје мање. Тако да је мање тога у унутрашњем Сунчевом систему и на Земљи.
„Ово нам омогућава да објаснимо зашто Земља има највеће обогаћивање звјезданих прашина црвеним џиновским звијездама у поређењу с другим тијелима Сунчевог система“, каже Сцхонбацхлер.
Више:
- Саопштења за јавност: Стардуст из црвених великана
- Истраживачки рад: пореклос-процесора хетерогеност изотопа у соларном протопланетарном диску
- Свемирски магазин: Нове студијске шупљине осветљавају како се формирају Земља и Марс
