Еще один шаг к пониманию процесса рождения Солнца

Астрофизики исследовали «доисторическую» фазу развития Солнечной системы и установили сроки некоторых событий, которые привели к рождению Солнца.

Звезды, подобные нашему Солнцу, образуются гравитационным коллапсом (сжатием) самых плотных частей молекулярных космических облаков, содержащих пыль и газ. При этом формируются молодые звезды, окруженные дисками, из которых в свою очередь возникают планеты. Временные шкалы и процессы, приводящие к образованию нашей Солнечной системы, будут важным ключом к пониманию рождения других планетных систем, вращающихся вокруг похожих на Солнце звезд.

Определить возраст Земли и Солнечной системы можно, исследуя распад радиоактивных элементов с периодами полураспада (Т) менее 10⁸ лет. Их называют космохронометрами. Например, в рассматриваемой работе использовался гафний (¹⁸²Hf) с Т = 8,5·10⁶ лет и йод (¹²⁹I) с Т = 1,6·10⁷ лет. Этот метод, называемый радиометрией, основывается на постоянстве законов радиоактивного распада и, в частности, независимости скорости распада от внешних условий. Одна из разновидностей этого метода – известный радиоуглеродный анализ, используемый историками.

Радиометрическим датированием вещества метеоритов было установлено, что рождение нашей солнечной системы произошло 4567,3 ± 0,16 млн. лет тому назад. Но в жизни Солнца, как и в жизни человека можно выделить период времени до рождения, так сказать, внутриутробный период при беременности. Это время, когда вещество, из которого образовалась Солнечная система, обособилось от межзвездной среды.

Международная команда ученых во главе со специалистами из Центра астрофизики университета Монаша (Австралия) использовали радиометрию, чтобы датировать время, когда тяжелые элементы, такие как золото, серебро, платина, свинец и редкоземельные элементы были добавлены в облако будущей Солнечной системы. В межзвездную среду эти элементы попали из погибших ранее звезд, которые и произвели их.

Возглавляющая исследование доктор Мария Лугаро (Lugaro) сказала: «Используя тяжелые радиоактивные ядра, найденные в метеоритах, чтобы узнать время  окончательного добавления, мы получили более четкое представление о предыстории Солнечной системы. Теперь мы можем с уверенностью сказать, что последний процент золота, серебра и платины были добавлены к веществу Солнечной системы примерно за 100 миллионов лет до рождения Солнца. Окончательные доли свинца и редкоземельных элементов, из которых делают ваш смартфон, были добавлены гораздо позже, по крайней мере, за 30 миллионов лет до рождения Солнца».

Полученная детальная хронология открыла новые возможности для понимания последовательности событий, которые привели к формированию Солнца. Через некоторое время после последнего добавления тяжелых элементов Солнечная система вошла в «инкубационный»» период, во время которого образовались звездные ясли, - место рождения Солнца и других звезд.

«Мы теперь знаем, что этот инкубационный период не мог продолжаться более 30 миллионов лет. Это дает нам возможность определить продолжительность жизни яслей, где родилось Солнце, какими массивными они были, и сколько звезд родилось там вместе с Солнцем», - сказала М. Лугаро.

Исследовательская группа теперь будет изучать другие тяжелые радиоактивные ядра, чтобы повысить аккуратность и точность определения сроков и улучшить понимание предыстории Солнечной системы.

Работа опубликована 8 августа в журнале  Science, 2014; 345 (6197): 650 DOI: 10.1126/science.1253338 .
По материалам Университета Монаша