Stardust từ những ngôi sao khổng lồ đỏ

Khoảng 4,5 tỷ năm trước, một đám mây phân tử giữa các vì sao đã sụp đổ. Tại trung tâm của nó, Mặt trời được hình thành; xung quanh đó, một đĩa khí và bụi xuất hiện, từ đó trái đất và các hành tinh khác sẽ hình thành. Vật liệu liên sao được trộn lẫn kỹ lưỡng này bao gồm các hạt bụi kỳ lạ: Stardust đã hình thành xung quanh các mặt trời khác. Những hạt bụi này chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong toàn bộ khối bụi và được phân phối không đều trên đĩa. Các ngôi sao giống như muối và hạt tiêu. Khi các hành tinh hình thành, mỗi chúng sẽ kết thúc với sự pha trộn của riêng mình.

Nhờ các kỹ thuật đo lường cực kỳ chính xác, ngày nay các nhà nghiên cứu có thể phát hiện ra ngôi sao có mặt khi sinh ra hệ mặt trời của chúng ta. Họ kiểm tra các nguyên tố hóa học cụ thể và đo lường sự phong phú của các đồng vị khác nhau – các hương vị nguyên tử khác nhau của một nguyên tố nhất định, tất cả đều có chung số proton trong hạt nhân của chúng nhưng khác nhau về số lượng neutron. Tỷ lệ biến đổi của các đồng vị này hoạt động giống như dấu vân tay.

Nghiên cứu palladi trong thiên thạch

Trong mười năm qua, các nhà nghiên cứu nghiên cứu đá từ Trái đất và thiên thạch đã có thể chứng minh những cái gọi là dị thường đồng vị này cho ngày càng nhiều nguyên tố. Các nhà thiên văn học đã xem xét các thiên thạch ban đầu là một phần của lõi tiểu hành tinh đã bị phá hủy từ lâu, với trọng tâm là nguyên tố palladi.

Các đội khác đã điều tra các yếu tố lân cận trong bảng tuần hoàn, chẳng hạn như molypden và ruthenium, vì vậy nhóm nghiên cứu có thể dự đoán kết quả palladi của họ sẽ cho thấy gì. Nhưng các phép đo trong phòng thí nghiệm của họ đã không xác nhận dự đoán. 

Mattias Ek, postdoc tại Đại học Bristol, người đã thực hiện các phép đo đồng vị trong nghiên cứu tiến sĩ của mình tại ETH giải thích: “Các thiên thạch chứa các dị thường palladi nhỏ hơn nhiều so với dự kiến”.

Các nhà nghiên cứu đã đưa ra một mô hình mới để giải thích những kết quả này khi họ báo cáo trên tạp chí Nature Astronomy . Họ cho rằng stardust bao gồm chủ yếu là vật liệu được tạo ra trong các ngôi sao khổng lồ đỏ. Đây là những ngôi sao già mở rộng vì chúng đã cạn kiệt nhiên liệu trong lõi. Mặt trời của chúng ta cũng vậy, sẽ trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ bốn hoặc năm tỷ năm nữa kể từ bây giờ.

Trong những ngôi sao này, các nguyên tố nặng như molypden và palladi được tạo ra bởi những gì được biết đến trong quá trình bắt neutron chậm. Palladi dễ bay hơi hơn so với các nguyên tố khác được đo. Kết quả là nó ít ngưng tụ thành bụi xung quanh các ngôi sao này và do đó có ít palladi từ sao băng trong các thiên thạch mà chúng ta nghiên cứu.

Các nhà nghiên cứu ETH cũng có một lời giải thích hợp lý cho một câu đố khó hiểu khác: sự phong phú vật chất cao hơn từ những ngôi sao khổng lồ đỏ trên Trái đất so với Sao Hỏa hoặc Vesta hoặc các tiểu hành tinh khác trong hệ mặt trời. Khu vực bên ngoài này chứng kiến ​​sự tích tụ của vật liệu từ vụ nổ siêu tân tinh.

Khi các hành tinh hình thành, nhiệt độ gần Mặt trời hơn rất cao. Điều này khiến các hạt bụi không ổn định, ví dụ như những hạt có lớp băng giá, bay hơi. Vật liệu liên sao chứa nhiều loại bụi này đã bị phá hủy gần Mặt trời trong khi đó sao từ những ngôi sao khổng lồ đỏ ít bị phá hủy hơn và do đó chúng sẽ tập trung ở đó. Có thể hình dung rằng bụi có nguồn gốc từ vụ nổ siêu tân tinh cũng dễ bay hơi hơn vì nó có phần nhỏ hơn. Điều này cho phép các nhà khoa học giải thích tại sao Trái đất có sự tăng cường lớn nhất của sao từ các ngôi sao khổng lồ đỏ so với các cơ thể khác trong hệ mặt trời.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi ETH Zurich . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Mattias Ek, Alison C. Hunt, Maria Lugaro, Maria Schönbächler. Nguồn gốc của sự không đồng nhất s-process đồng nhất trong đĩa tiền mặt trời . Thiên văn học thiên nhiên , 2019; DOI: 10.1038 / s41550-019-0948-z