Astronomowie opisują, w jaki sposób Układ Słoneczny uformował się z bańki wokół gigantycznej gwiazdy

Pomimo wielu imponujących odkryć dokonanych przez ludzkość na temat Wszechświata, naukowcy wciąż nie są pewni historii narodzin naszego Układu Słonecznego.

Naukowcy z Uniwersytetu Chicago opracowali obszerną teorię dotyczącą tego, jak nasz Układ Słoneczny mógł się uformować w rozproszonych przez wiatr gwiazdowy bąblach wokół gigantycznej, od dawna martwej gwiazdy. Opublikowane 22 grudnia w Astrophysical Journal badanie zajmuje się dręczącą kosmiczną tajemnicą dotyczącą obfitości dwóch pierwiastków w Układzie Słonecznym, w porównaniu z resztą Galaktyki.

Powszechna teoria głosi, że Układ Słoneczny powstał miliardy lat temu w pobliżu supernowej. W nowym scenariuszu natomiast rozpoczyna się on od gwiezdnego olbrzyma, gwiazdy typu Wolfa-Rayeta, około 40-50 razy większej, niż Słońce. Pali się najgoręcej ze wszystkich gwiazd, produkując mnóstwo pierwiastków, które są wyrzucane z powierzchni w intensywnym wietrze gwiazdowym. Gdy gwiazda Wolfa-Rayeta traci masę, wiatr gwiazdowy przedziera się przez otaczającą go materię formując się w strukturę bańki o gęstej powłoce.

„Skorupa takiej bańki jest dobrym miejscem do produkcji gwiazd, ponieważ gaz i pył zostają uwięzione wewnątrz, gdzie mogą się skupiać w gwiazdy” – powiedział Nicolas Dauphas, profesor na Wydziale Nauk Geograficznych. Autorzy szacują, że od 1 do 16% wszystkich gwiazd podobnych do Słońca może powstawać w takich właśnie gwiezdnych żłobkach.

Różni się to od hipotezy supernowej wyrzucającej dwa izotopy, które występują w dziwnych proporcjach we wczesnym Układzie Słonecznym, w porównaniu do reszty Galaktyki. Meteoryty pozostałe po wczesnym Układzie Słonecznym mówią nam, że było dużo aluminium-26. Ponadto badania, w tym badanie Dauphasa z 2015 roku oraz byłego studenta, coraz częściej sugerują, że mamy mniej izotopu żelaza-60.

Supernowe produkują obydwa izotopy. „Nasuwa się pytanie, dlaczego jeden został wstrzyknięty do Układu Słonecznego, a drugi nie” – powiedział współautor Vikram Dwarkadas, profesor nadzwyczajny z Astronomii i Astrofizyki. To doprowadziło ich do gwiazd Wolfa-Rayeta, które uwalniają dużo aluminium-26, ale nie żelazo-60.

„Chodzi o to, że aluminium-26 wyrzucony z gwiazd Wolfa-Rayeta jest przenoszony na zewnątrz na ziarnkach pyłu uformowanego wokół gwiazdy. Owe ziarna mają wystarczającą siłę, by przebić się przez jedną stronę powłoki, gdzie są w większości zniszczone – zatrzymując aluminium wewnątrz powłoki” – powiedział Dwarkadas. Ostatecznie część powłoki zapada się do wewnątrz pod wpływem grawitacji, tworząc Układ Słoneczny.

Jeżeli chodzi o olbrzyma Wolfa-Rayeta: jego życie skończyło się dawno temu, prawdopodobnie w eksplozji supernowej lub bezpośrednio w kolapsie do czarnej dziury. Bezpośrednie zapadanie się do czarnej dziury wytworzyło by niewiele żelaza-60. Gdyby to była supernowa, żelazo-60 powstałe w wyniku eksplozji mogło nie przeniknąć przez ściany bańki lub nie było równomiernie rozprowadzone.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej: 
Scientists describe how solar system could have formed in bubble around giant star 

Na zdjęciu: Symulacja pokazująca, jak bański tworzyły się w ciągu 4,7 miliardów lat z intensywnych wiatrów gwieznych od potężnej gwiazdy. Dzięki uprzejmości V. Dwarkadas i D. Rosenberg