Свидетельства этого процесса обогащения существуют примерно с 1970-х годов, когда ученые, изучающие определенные минеральные включения в метеоритах, пришли к выводу, что они были первозданными остатками молодой солнечной системы и содержали продукты распада короткоживущих радионуклидов. Эти радиоактивные элементы могли быть перенесены в зарождающуюся солнечную систему соседней взрывающейся звездой (сверхновой) или сильными звездными ветрами типа массивной звезды, известной как звезда Вольфа-Райе.
Авторы нового исследования, опубликованного 16 августа в журнале Nature Astronomy, использовали многоволновые наблюдения области звездообразования Змееносца, включая впечатляющие новые данные в инфракрасном диапазоне, чтобы выявить взаимодействия между облаками звездообразующего газа и радионуклидами, образующимися в соседнем скопление молодых звезд. Их результаты показывают, что сверхновые в звездном скоплении являются наиболее вероятным источником короткоживущих радионуклидов в облаках звездообразования.
«Наша солнечная система, скорее всего, образовалась в гигантском молекулярном облаке вместе с молодым звездным скоплением, и одно или несколько событий сверхновых от некоторых массивных звезд в этом скоплении загрязнили газ, который превратился в Солнце и его планетную систему», – сказал соавтор Дуглас. N. C. Линь, почетный профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Крус. "Хотя этот сценарий предлагался в прошлом, сильная сторона этой статьи заключается в использовании многоволновых наблюдений и сложного статистического анализа для получения количественного измерения вероятности модели."
Первый автор Джон Форбс из Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон сказал, что данные космических гамма-телескопов позволяют обнаруживать гамма-лучи, испускаемые короткоживущим радионуклидом алюминия-26. "Это сложные наблюдения. Мы можем убедительно обнаружить его только в двух областях звездообразования, и лучшие данные получены из комплекса Змееносца », – сказал он.
Облачный комплекс Змееносца содержит множество плотных протозвездных ядер на различных стадиях звездообразования и развития протопланетного диска, представляющих самые ранние стадии формирования планетной системы. Объединив данные изображений в диапазоне длин волн от миллиметров до гамма-лучей, исследователи смогли визуализировать поток алюминия-26 от ближайшего звездного скопления к области звездообразования Змееносца.
«Процесс обогащения, который мы наблюдаем в Змееносце, согласуется с тем, что происходило во время формирования Солнечной системы 5 миллиардов лет назад», – сказал Forbes. «Как только мы увидели этот прекрасный пример того, как может происходить этот процесс, мы приступили к попытке смоделировать соседнее звездное скопление, которое произвело радионуклиды, которые мы видим сегодня в гамма-лучах."
Forbes разработал модель, которая учитывает каждую массивную звезду, которая могла существовать в этой области, включая ее массу, возраст и вероятность взрыва как сверхновой, и учитывает потенциальные выходы алюминия-26 из звездных ветров и сверхновых. Модель позволила ему определить вероятности различных сценариев производства алюминия-26, наблюдаемых сегодня.
«Теперь у нас достаточно информации, чтобы сказать, что существует 59-процентная вероятность, что это связано со сверхновыми, и 68-процентная вероятность, что это связано с несколькими источниками, а не только с одной сверхновой», – сказал Forbes.
Линь отметил, что этот тип статистического анализа присваивает вероятности сценариям, которые астрономы обсуждали последние 50 лет. «Это новое направление в астрономии, позволяющее количественно оценить вероятность», – сказал он.
Новые результаты также показывают, что количество короткоживущих радионуклидов, включенных во вновь формирующиеся звездные системы, может широко варьироваться. «Многие новые звездные системы будут рождены с содержанием алюминия-26 в соответствии с нашей солнечной системой, но разница огромна – на несколько порядков», – сказал Forbes. "Это имеет значение для ранней эволюции планетных систем, поскольку алюминий-26 является основным ранним источником тепла. Больше алюминия-26, вероятно, означает более сухие планеты."
Инфракрасные данные, которые позволили команде заглянуть сквозь пыльные облака в самое сердце звездообразующего комплекса, были получены соавтором Жоао Алвесом из Венского университета в рамках исследования VISION близлежащих звездных яслей Европейской южной обсерваторией с помощью VISTA. телескоп в Чили.
«Нет ничего особенного в Змееносце как в области звездообразования», – сказал Алвес. «Это просто типичная конфигурация газа и молодых массивных звезд, поэтому наши результаты должны отражать обогащение короткоживущих радиоактивных элементов в звездообразовании и планетах через Млечный Путь."
Команда также использовала данные космической обсерватории Гершеля Европейского космического агентства (ЕКА), спутника ЕКА Planck и обсерватории гамма-излучения Комптона НАСА.