Hat eine Supernova unser Sonnensystem geprägt?

Vor etwa 4,57 Milliarden Jahren im Weltraum brach in einer Galaxie, die noch Milchstraße genannt werden sollte, eine Wasserstoffmolekülwolke zusammen. Aber was genau hat den Zusammenbruch der Molekülwolke verursacht? Astronomen haben angenommen, dass es möglicherweise durch ein nahe gelegenes Supernova-Ereignis ausgelöst wurde… Und jetzt bestätigt eine neue Computermodellierung, dass unser Sonnensystem aus der Asche eines toten Sterns geboren wurde.

Obwohl dies wie eine kalte Akte erscheint, gibt es immer noch einige sehr aktive Hinweise – einer davon ist die Untersuchung von Isoptopen, die in der Struktur von Meteoriten enthalten sind. Wie wir wissen, könnten viele Meteoriten Teile unseres ursprünglichen Sonnennebels sein, die seit ihrer Entstehung praktisch unberührt geblieben sind. Dies bedeutet, dass ihre Isotopensignatur die Bedingungen darlegen könnte, die zum Zeitpunkt ihres Zusammenbruchs in der Molekülwolke herrschten. Ein starker Faktor in dieser Zusammensetzung ist die Menge an Aluminium-26 – ein Element mit einer radioaktiven Halbwertszeit von 700.000 Jahren. In der Tat bedeutet dies, dass es nur eine relativ kurze Zeit dauert, bis sich das Verhältnis zwischen Al-26 und Al-24 ändert.

„Die Zeitskala für die Entstehungsereignisse unseres Sonnensystems kann aus den Zerfallsprodukten radioaktiver Elemente in Meteoriten abgeleitet werden. Kurzlebige Radionuklide (SLRs) wie 26Al, 41Ca, 53Mn und 60Fe können aufgrund ihrer kurzen Halbwertszeiten als hochpräzise und hochauflösende Chronometer eingesetzt werden. “ sagt M. Gritschneder (et al.). "Diese Spiegelreflexkameras sind in einer Vielzahl von Materialien des Sonnensystems enthalten, einschließlich kalziumaluminiumreicher Einschlüsse (CAIs) in primitiven Chondriten."

Es scheint jedoch, dass eine Klasse von kohlenstoffhaltigen Chondrit-Meteoriten, die als CV-Chondrite bekannt sind, etwas mehr als ihren angemessenen Anteil an Al-26 in ihrer Struktur aufweist. Ist es die rauchende Waffe eines Ereignisses, das die Wolke, die es gebildet hat, möglicherweise bereichert hat? Isotopenmessungen zeigen auch die Zeit an – und hier haben wir zwei Beispiele für Meteoriten, die sich innerhalb von 20.000 Jahren voneinander gebildet haben -, unterscheiden sich jedoch erheblich. Was könnte die Fülle von Al-26 verursacht und eine schnelle Bildung verursacht haben?

„Das allgemeine Bild, das wir hier annehmen, ist, dass eine bestimmte Menge Al-26 in den entstehenden Sonnennebel injiziert wird und dann in die frühesten gebildeten CAIs eingebaut wird, sobald die Temperatur unter die Kondensationstemperatur von CAI-Mineralien fällt. Daher stellen die in Chondriten gefundenen CAIs die ersten bekannten festen Objekte dar, die in unserem Sonnensystem kristallisiert sind, und können als Ankerpunkt zur Bestimmung der Formationszeitskala unseres Sonnensystems verwendet werden. “ erklärt Gritschneder. „Die extrem kleine Zeitspanne zusammen mit der sehr homogenen Vermischung von Isotopen stellt theoretische Modelle zur Bildung unseres Sonnensystems vor große Herausforderungen. Verschiedene theoretische Szenarien zur Bildung des Sonnensystems wurden diskutiert. Kurz nach der Entdeckung von Spiegelreflexkameras wurde vorgeschlagen, dass sie von einem nahe gelegenen massiven Stern injiziert wurden. Dies kann entweder durch eine Supernova-Explosion oder durch die starken Winde eines Wolf-Rayet-Sterns geschehen. “

Obwohl diese beiden Theorien großartig sind, bleibt nur ein Problem… Den Unterschied zwischen den beiden Ereignissen zu unterscheiden. Also machten sich Matthias Gritschneder von der Peking-Universität in Peking und seine Kollegen an die Arbeit, um eine Computersimulation zu entwerfen. Das Modell ist auf das Supernova-Ereignis ausgerichtet und zeigt, was passiert, wenn eine Stoßwelle auf eine Molekülwolke trifft. Das Ergebnis ist ein angemessener Anteil an Al-26 – und eine daraus resultierende Bildung des Sonnensystems.

„Nachdem wir verschiedene Szenarien diskutiert haben, darunter X-Winde, AGB-Sterne und Wolf-Rayet-Sterne, kommen wir zu dem Schluss, dass das Auslösen des Zusammenbruchs eines kalten Wolkenkerns durch eine nahe gelegene Supernova das vielversprechendste Szenario ist. Wir schränken dann den riesigen Parameterraum ein, indem wir die Überlebensfähigkeit eines solchen Klumpens vor der Explosion sowie den Querschnitt berücksichtigen, der für eine ausreichende Anreicherung erforderlich ist. “ sagt Gritschneder. „Wir verwenden numerische Simulationen, um die Vermischung des radioaktiv angereicherten SN-Gases mit dem bereits vorhandenen Gas und den erzwungenen Zusammenbruch innerhalb von 20 km zu untersuchen. Wir zeigen, dass ein kalter Klumpen in einer Entfernung von 5 pc ausreichend mit Al-26 angereichert und schnell genug – innerhalb von 18 kyr nach dem Auftreten des Supernova-Schocks – für eine Reihe verschiedener Metallizitäten und Vorläufermassen zum Kollaps gebracht werden kann, selbst wenn diese angereichert sind Es wird angenommen, dass das Material homogen in der gesamten Supernova-Blase verteilt ist. Zusammenfassend zeigen wir, dass der ausgelöste Zusammenbruch und die Bildung des Sonnensystems sowie die erforderliche Anreicherung mit radioaktivem 26Al in diesem Szenario möglich sind. “

Zwar müssen noch andere Isotopenverhältnisse erklärt und weitere Modellierungen vorgenommen werden, dies ist jedoch ein Schritt in Richtung eines zukünftigen Verständnisses der Entstehung von Sonnensystemen.

Original Story Quelle: MIT Technology Review Pressemitteilung. Zur weiteren Lektüre: Die von Supernova ausgelöste Bildung und Anreicherung unseres Sonnensystems.

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