2018-12-22 14:56:02
恒星尸体揭示了缺少星尘的线索

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你周围的一切 - 你的桌子,你的笔记本电脑,你的咖啡杯 - 实际上,甚至你 - 都是由星尘制成的,这些东西是在我们太阳出生之前死去的星火炉中锻造的。亚利桑那大学的科学家探索了神秘的恒星尸体周围的空间,他们发现了一个可以帮助解决长期存在的谜团的发现:星尘从何而来?

当恒星死亡时,它们会围绕它们播种宇宙,其中的元素会聚合成新的恒星,行星,小行星和彗星。构成地球的大多数东西,甚至是生命本身,都是由以前恒星制造的元素组成的,包括硅,碳,氮和氧。但这不是全部。陨石通常含有一种星尘的痕迹,直到现在,人们认为它只是在极端暴力的爆炸性事件中形成的,称为新星或超新星 - 这种情况太罕见,不足以说明陨石中保存的丰富物。

UA的研究人员在亚利桑那州和西班牙使用射电望远镜观察年轻行星状星云K4-47中的气体云,这是一个离地球约15,000光年的神秘物体。被分类为星云,K4-47是一颗恒星残骸,天文学家认为,当一颗与我们的太阳不同的恒星在流出的气体外壳中释放出一些物质,然后结束它作为白矮星的生命时,就会产生这种恒星。

令他们惊讶的是,研究人员发现构成星云的一些元素 - 碳,氮和氧 - 高度富集,某些变体与某些陨石颗粒中的丰度相匹配,但在我们的太阳系中很少见:所以 - 称为碳,氮和氧的重同位素,或13C,15N和17O。这些同位素通过在其核内部含有额外的中子而与它们更常见的形式不同。

将一个额外的中子融合到一个原子核上需要超过2亿华氏度的极端温度,导致科学家得出结论,这些同位素只能在新星中形成 - 老化双星系统中的能量暴力爆发 - 和超新星,其中一颗恒星爆炸在一场灾难性的爆炸中它本身。

“只引用新星和超新星的模型无法解释我们在陨石样本中观察到的15N和17O的数量,”该论文的高级作者Lucy Ziurys表示,该文发表于12月20日出版的“自然”杂志上。 “我们在K4-47中找到这些同位素这一事实告诉我们,我们不需要奇怪的奇异星来解释它们的起源。事实证明,你的普通花园品种星也能够生产它们。”

作为锻造重同位素的灾难性爆炸事件,研究小组建议,当我们的太阳等平均尺寸的恒星在其寿命结束时变得不稳定并经历所谓的氦闪光时,可以产生它们,其中超热氦气从恒星的核心穿过覆盖的氢气包络。

“这个过程中,材料必须喷出并快速冷却,产生13C,15N和17O,”Ziurys解释说,他是UA管家观察站和化学与生物化学系的双重任命教授。 “氦气闪光不会像超新星那样撕裂恒星。它更像是一次恒星喷发。”

这组作者说,这些发现对于识别星尘和了解常见恒星如何产生氧,氮和碳等元素具有重要意义。

这一发现是通过传统上相对独立的学科之间的合作实现的:天文学和宇宙化学。该团队使用亚利桑那州无线电天文台和放射性测量学研究所(IRAM)的射电望远镜观察K4-47星云中分子发出的旋转光谱,揭示了它们的质量分布和身份的线索。

“当Lucy和我开始合作这个项目时,我们意识到我们可以调和我们在陨石中发现的东西和我们在太空中观察到的东西,”共同作者Tom Zega说,他是UA月球的宇宙化学,行星材料和天体生物学副教授和行星实验室。

研究人员迫切期待着由美国宇航局主持的OSIRIS-REx小行星样本返回任务的发现。就在两周前,飞船抵达目标小行星Bennu,它将在2020年收集原始材料的样本。其中一个任务的主要目标是了解Bennu的演变和太阳系的起源。

“你可以把我们在陨石中发现的谷物当作恒星的灰烬,留在我们太阳系形成时长期死亡的恒星后面,”泽加说。 “我们期望在Bennu找到那些太阳系前的谷物 - 它们是这颗小行星历史难题的一部分,这项研究将有助于确定Bennu的材料来自哪里。”

“我们现在可以追踪那些灰烬的来源,”Ziurys补充道。 “这就像是星尘考古学。”

“对恒星内部爆炸性氦燃烧的研究将开启化学元素起源故事的新篇章,”Neward“Nick”Woolf,Steward Observatory名誉教授和第四位合着者说。

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