Po několik desetiletí se vědci domnívali, že se sluneční systém utvořil v důsledku působení tlakové vlny po výbuchu hvězdy – supernovy – který spustil zhroucení hustého, prašného plynového mraku, který se poté smrštil, aby vytvořil Slunce a planety. Podrobné modely tohoto procesu fungovaly pouze ve zjednodušené formě, která fungovala za předpokladu, že teplota během této prudké události zůstávala konstantní, což se příliš nedalo očekávat. Astrofyzikové z Department of Terrestrial Magnetism (DTM) na Carnegie Institution nyní poprvé ukázali, že exploze by opravdu mohla spustit utváření sluneční soustavy, ale za mnohem pravděpodobnějších podmínek – rychlého oteplení a následného ochlazení. Výsledky, publikované v říjnovém vydání Astrophysical journal, tak přináší pravděpodobné rozřešení dlouhotrvající diskuse.
„Měli jsme různé chemické důkazy z meteoritů, které poukazovaly na spuštění utváření naší sluneční soustavy supernovou, už od sedmdesátých let dvacátého století,“ poznamenal vedoucí autor Alan Boss z Carnegie Institution. „Ale zapeklitý problém byl v detailech. Až do uskutečnění této studie vědci nebyli schopni vypracovat logický scénář, kde je kolaps spuštěn ve stejnou dobu, tedy tak, aby nově vytvořené izotopy ze supernovy byly vneseny do hroutícího se mraku.“
Radioaktivní izotopy s kratší dobou rozpadu – varianty prvků se stejným protonovým číslem, ale odlišným počtem neutronů – objevené ve velmi starých meteoritech se rozpadají v časové stupnici milionů let a přechází na odlišné (takzvané dceřiné) prvky. Objevení dceřiných prvků v prvotních meteoritech znamenají, že jejich rodičovské radioizotopy musely být vytvořeny zhruba milion let před tím, než byly utvořeny vlastní meteority. „Jeden z těchto rodičovských izotopů, železo-60, může být vytvořeno v tak významném množství pouze v silné nukleární „peci“ masivní hvězdy,“ vysvětluje Boss. „Železo-60 se rozpadá na nikl-60… a nikl-60 byl objeven v prvotních meteoritech. Takže víme, kdy a kde byly rodičovské izotopy vytvořeny, ale nevíme, jak se sem dostaly.“
Předchozí modely Bosse a Prudence Foster ukazovaly na to, že by tyto izotopy mohly být uloženy v presolárním mračnu hmoty, pokud by tlaková vlna z exploze supernovy zpomalila na 10 až 40 kilometrů za sekundu a vlna i mračno měly konstantní teplotu 10 stupňů Kelvina. „Tyto modely nefungovaly, jestliže byl materiál ohřátý stlačením a ochlazen vyzářením, a to vážně zpochybnilo vědecké názory v otázce toho, zda třesk supernovy nastartoval tyto události před více než čtyřmi miliardami let či nikoliv,“ poznamenal Harri Vanhala, který získal tyto zpochybňující výsledky v roce 1997 v rámci své doktorandské práce na Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
S využitím zpřesněné adaptivní hydrodynamické simulace, FLASH2.5, navržené k práci s čelem tlakové vlny spolu s a novátorským návrhem zákonitostí ochlazování, zvažovali výzkumníci z Carnegie Institute několik různých situací. Ve všech modelech udeřilo čelo tlakové vlny na presolární mračno, přibližně o hmotnosti našeho Slunce, skládajícího se z prachu, vody, oxidu uhelnatého a molekulárního vodíku, s dosažením teploty 1000 stupňů Kelvina. Ale při nepřítomnosti ochlazení by se mračno nemohlo zhroutit. Teprve, když použili nové ochlazovací zákonitosti, objevili, že zhruba po stech tisících let bylo presolární mračno tisíckrát hustší než před tím a teplo z čela tlakové vlny se rychle ztrácelo, což vedlo k vytvoření tenké vrstvy s teplotou blízkou tisíci Kelvinům. Po 160 tisících letech střed mračna zkolaboval, aby se stal milionkrát hustším a vytvořil základ „praslunce“ způsobem, který velmi dobře odpovídá teorii vzniku Sluneční soustavy vyprovokovaném výbuchem supernovy.
Diskuze:
