原始陨石中的恒星化石指向在太阳形成前就已死亡的古星

2021年10月14日 08:07 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,一些原始的陨石包含了太阳系最初的构件记录,包括在太阳形成之前死亡的古星中形成的晶粒。研究这些前太阳系颗粒的最大挑战之一是确定每颗颗粒来自哪种类型的恒星。

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来自圣路易斯华盛顿大学文理学院物理学研究助理教授Nan Liu是《Astrophysical Journal Letters》上一项新研究的第一作者,该研究分析了一组不同的前太阳系晶粒,其目的是实现它们真正的恒星起源。

Liu和她的团队使用了一个被称为NanoSIMS的先进质谱仪来测量一套元素的同位素,包括碳化硅(SiC)晶粒中的N和Mg-Al同位素。通过完善他们的分析方案及利用新一代的等离子体离子源,科学家们能以比以往研究更好的空间分辨率来观察他们的样品。

Liu说道:“前太阳系颗粒已经在陨石中嵌入了46亿年,并且有时在表面上涂有太阳物质。由于空间分辨率的提高,我们的团队能看到附着在颗粒表面的铝污染并通过在数据还原期间只包括来自颗粒核心的信号来获得真正的恒星特征。”

科学家们使用离子束长时间溅射晶粒从而为他们的同位素分析暴露出干净的晶粒内部表面。研究人员发现,同一晶粒的N同位素比率在晶粒暴露于长时间的离子溅射后大大增加。

对于恒星来说,同位素比率很少能被测量到,但C和N同位素是两个例外。这项研究中报告的前太阳系晶粒的新的C和N同位素数据,根据这些恒星观察到的同位素比率,直接将这些晶粒跟不同类型的碳星联系起来。

“这项研究中获得的新的同位素数据对于像我这样的恒星物理学家和核天体物理学家来说是令人兴奋的,”这项研究的共同作者Maurizio Busso说道,“事实上,在过去的二十年里,前太阳系SiC晶粒的‘奇怪’N同位素比率一直是一个令人关注的来源。新数据解释了原先存在于前太阳系星尘粒中的东西和后来附着的东西之间的差异,这解决了社区中一个长期存在的难题。”

据悉,这项研究还包括对放射性同位素铝-26(26Al)的重要探索,这是早期太阳系以及其他太阳系外年轻行星体演化过程中的一个重要热源。科学家们推断出在所有测量的晶粒中最初存在大量的26Al,正如目前的模型所预测的那样。这项研究确定了他们测量的晶粒的“母星”产生了多少26Al。Liu和她的合作者们得出结论,跟晶粒数据相比,恒星模型对26Al的预测至少高了2倍。

另外,Liu还指出,数据跟模型的偏移可能指向相关核反应速率的不确定性并将促使核物理学家在未来追求对这些反应速率的更好测量。

研究小组的结果将这个系列中的一些太阳系前晶粒跟不为人知的具有奇特化学成分的碳星联系起来。

这些晶粒的同位素数据表明,在这种碳星中发生的H燃烧过程的温度高于预期。这些信息将帮助天体物理学家构建恒星模型以更好地了解这些恒星物体的演变。

“随着我们更多地了解尘埃的来源,我们可以获得更多关于宇宙历史和其中各种恒星物体如何演变的知识,”Liu说道。

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