Första simuleringen av supernovan som skapade vårt solsystem

Ursprunget till solsystemet är ett av de grundläggande problemen inom astrofysik. Den allmänna mekanismen är väl förstått - ett gigantiskt moln av gas och damm måste ha kollapsat för att bilda solen och planeterna - men djävulen är detaljen. Vad kan till exempel ha utlöst en sådan kollaps?

Det finns olika ledtrådar. De mest lockande kommer från studiet av isotoper inuti meteoriter. Dessa är viktiga eftersom astrofysiker tror att dessa stenar bildades under kollapsen och har förblivit orörda sedan dess. Så deras isotopsammansättning är en direkt återspegling av förhållandena som fanns inuti gasmolnet när det kondenserades.

Ett pussel är mängden aluminium-26 i dessa stenar när de bildades. Al-26 har en halveringstid på cirka 700 000 år. Så det tar inte lång tid innan förhållandet mellan Al-26 och dess kusin, Al-24, förändras.

Men förhållandet är märkligt högt i en klass av kolhaltiga kondritmeteoriter som kallas CV-kondriter ('V'et kommer till eftersom de är uppkallade efter en meteorit som föll över Vigarano, Italien). Något måste ha injicerat nysmidd Al-26 i detta gasmoln när det kollapsade.

Isotopmätningarna tidsstämplar också bildandet av dessa meteoriter och detta väcker ännu ett pussel. Mätningarna indikerar att meteoriterna alla måste ha bildats inom 20 000 år från varandra - det är praktiskt taget samtidigt på dessa tidsskalor.

Så vad kunde ha producerat denna Al-26 och utlöst bildandet av meteoriter så snabbt?

Det finns flera möjligheter. Olika typer av stjärnor släpper ut Al-26 i vinden som strömmar bort från dem. En idé är att vårt solsystem bildades nära ett av dessa.

De flesta astrofysiker föredrar en annan idé. Detta är att en supernova inträffade i närheten, som skickade en chockvåg av heta gaser, inklusive Al-26, som kretsade genom vårt stammoln.

Svårigheten är att skilja mellan dessa scenarier.

Idag presenterar Matthias Gritschneder vid Pekinguniversitetet i Peking och några kompisar en ny datorsimulering av solsystemets bildande som tydligt gynnar supernovahypotesen.

Den nya modellen återskapar vad som händer när en chockvåg av heta gaser från en supernova passerar genom ett stammoln av kalla gaser.

Supernovan ger inte bara exakt rätt mängd Al-26, stötvågen får även vårt gasmoln att kollapsa och därigenom utlösa bildandet av solsystemet.

Dessutom går hela processen väldigt snabbt. CV-kondriter bildades troligen när temperaturen på gasmolnet sjönk under cirka 1800 grader C.

Den nya modellen visar att detta skulle ha skett under en tidsskala som är kompatibel med de 20 000 år som bevisen tyder på.

Det finns säkert förbättringar som skulle kunna göras av denna modell. Det är en 2D-simulering snarare än 3D, så vissa fysiska processer kanske inte simuleras exakt. Det finns också andra isotopförhållanden som behöver förklaras.

Men dessa kommer att behöva vänta tills mer avancerade simuleringar är möjliga med större datorhästkrafter.

Under tiden kommer astrofysiker att vara lättade över att deras mest omhuldade idéer om bildandet av solsystemet håller på, verkligen blomstrar, under granskning av de starkaste numeriska testerna som är möjliga idag.

3 nov: Redigerad för att ändra ett fel i halveringstiden för Al-24

Ref: arxiv.org/abs/1111.0012 : Supernovan utlöste bildning och berikning av vårt solsystem

Dölj