Астрономы продолжают изучать происхождение элементов во Вселенной, большая часть которых образуется в результате взрывов сверхновых. Эти «умершие» звёзды и другие экстремальные астрофизические процессы являются источником пыли, из которой сформировались планеты и даже та жизнь, какой мы её знаем. Однако детали этого процесса до сих пор остаются предметом исследований.
Одним из способов изучения этих вопросов является анализ пресолнечных зёрен — пылинок, образовавшихся задолго до формирования Солнца. Эти зёрна имеют уникальный «изотопный отпечаток», который может рассказать их историю. Некоторые из них были выброшены из более старых систем, другие образовались из остатков сверхновых и в процессе слияний звёзд.
Раньше «пресолярные зёрна» изучались только в метеоритах, но теперь, благодаря миссиям, таким как Stardust, и наблюдениям с помощью радиотелескопов, таких как ALMA, астрономы могут изучать их в лаборатории и в космосе.
В новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, сравниваются эти два подхода, уделяя особое внимание роли сверхновых. Исследователи обнаружили, что физическое собирание досолнечных зёрен имеет ключевое значение для понимания их происхождения.
Например, сверхновые типа II, также известные как сверхновые с коллапсом ядра, производят титан-44, который является нестабильным изотопом. Впоследствии процессов распада это может создать избыток кальция-44 в досолнечных зёрнах. Однако зёрна, выброшенные из молодых звёздных систем, также имеют избыток кальция-44. В первом случае зёрна образуются с титаном, который затем распадается на кальций, а во втором случае зёрна образуются непосредственно с кальцием.
«Мы не можем различить их, просто глядя на изотопные соотношения. Вместо этого мы должны смотреть на конкретное распределение кальция-44 внутри зерна», — говорит один из авторов исследования. Аналогичные сложности наблюдаются с изотопами кремния и хрома.
Используя наномасштабную вторичную ионную масс-спектрометрию (NanoSIMS), исследователи смогли различить происхождение зёрен, обнаруженных в метеоритах.
«Нам понадобится гораздо больше исследований, чтобы разобрать происхождение досолнечных зёрен, которые собираем. Но поскольку мы лучше понимаем зёрна, которые мы собираем здесь, на Земле, они должны помочь глубже понять, как элементы выковываются в ядерных печах больших звёзд», — отмечает другой автор исследования.