شهابسنگهای باستانی بلوکهای اولیه منظومه شمسی را حفظ میکنند
برخی شهاب سنگها حاوی ذرات قدیمیتر منظومه شمسی هستند.
تصویر میکروسکوپی از ذرهی کربید سیلیکون که از ستارگان است و به اندازهی میکرون است (مترجم: اگر یک میلیمتر را به هزار قسمت تقسیم کنیم هر یک قسمت از هزار قسمت اندازه یک میکرون است واحدی برای اندازهگیری است).
دانشمندان با استفاده از یک روش تجزیه و تحلیل جدید، منشاء اسرارآمیز ذرات شهاب سنگ باستانی را روشن میکنند.
این ذرات که قدیمیتر از خود منظومه شمسی هستند، در ستارگان باستانی تشکیل شدهاند که قبل از تولد خورشید ما مردهاند. ستارگان مشابهی هنوز در جهان وجود دارند و تجزیه و تحلیل این دانههای پیشخورشیدی، نگاهی جالب به شیمی ستارگان ارائه میدهد.
دانشمندان قبلاً سعی کرده بودند ذراتی را که در زمان قبل از شکلگیری خورشید در شهابسنگها تجزیه و تحلیل کنند!! اما نان لیو، استادیار تحقیق فیزیک در دانشگاه واشنگتن در میسوری و نویسنده اصلی مطالعه جدید، معتقد است که روشهای اولیه مطالعه این دانهها یا ذرات بسیار نادرست بوده است.
لیو و تیمش نمونههایی از شهابسنگهای مورچینسون را که بارشی از سنگ به وزن ۲۲۰ پوند بود مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. (حدود ۱۰۰ کیلوگرم) سنگ کیهانی بر روی شهر مورچینسون استرالیا در سال ۱۹۶۹ بارید. دانشمندانی که قبلا این شهابسنگها را مطالعه نموده بودند به سرعت متوجه شدند که این بارش شهابی یک شانس خوب بوده است.
زیرا که یکی از بزرگترین قطعات فقط سقف یک انبار محلی شکسته است اما به کسی آسیب نرسیده است.
لیو به اسپیس دات کام گفت: مورچینسون یک شهاب سنگ اولیه است که در ابتدای منظومه شمسی شکل گرفته و پس از تشکیل آن هرگز ذوب نشده است. بیشتر شهابسنگهایی که از کمربند سیارکها سرچشمه میگیرند با برخورد و گرم شدن روبرو میشوند که آنها را ذوب میکند تا هرگونه مواد اولیه از مراحل اولیه منظومه شمسی از بین برود.
در شهاب سنگ مورچینسون، دانههای شهاب سنگ قدیمیتر از منظومه شمسی در مواد جدیدی یافت شدهاند. دانشمندان از تحقیقات قبلی میدانند که این دانهها پیش از تولد منظومه شمسی هستند زیرا ترکیب شیمیایی آنها متفاوت است.
لیو گفت: این دانههای کربید سیلیکون، یعنی اتمهای سیلیکون و کربن ساخته شدهاند. اما کربید سیلیکون به طور طبیعی در منظومه شمسی ما شکل نمیگیرد زیرا اکسیژن زیادی در اطراف ما وجود دارد و تمام این اتمهای کربن ابتدا با اکسیژن پیوند مییابند و مولکولهای اکسید کربن را تشکیل میدهند.
لیو گفت، محتملترین منشا این دانهها ستارگان کربنی هستند، ستارههای غول پیکر قرمز روشن که جو آنها کربن بیشتری نسبت به اکسیژن دارد. برای تأیید این نظریه، دانشمندان باید دریابند که آیا ترکیب ایزوتوپهای خاصی در دانههای شهاب سنگ با ستارگان کربنی مطابقت دارد یا خیر. ایزوتوپها انواع و اقسام عنصر شیمیایی یکسانی هستند که تعداد نوترونها در هسته آنها متفاوت است. در حالی که برخی از ترکیبات ایزوتوپ در منظومه شمسی رایج هستند، برخی دیگر تنها در داخل انواع خاصی از ستارگان بوجود میآیند.
تصاویر طیفسنجی دانههای کربید سیلیکون از یک شهاب سنگ باستانی. عکس از نان لیو
لیو میگوید: نسبتهای ایزوتوپی این دانهها با آنچه در منظومه شمسی میبینیم بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، در اجسام منظومه شمسی، میتوانیم نسبت کربن 12 به کربن 13 از 89 را مشاهده کنیم. اما این دانههای پیشخورشیدی دارای نسبت کربن 12 به کربن 13 از 2 تا 200 هستند که در نتیجه واکنشهای همجوشی در ستارههای والد آنها ایجاد میشود.
همین امر در مورد ایزوتوپهای نیتروژن، آلومینیوم و منیزیم نیز صدق میکند.
منجمان به ویژه علاقهمند بودند که آیا ترکیبات ایزوتوپی موجود در این دانهها با آنچه مشاهدات در مورد ستارگان کربنی نشان داد، مطابقت دارد یا خیر. اما قبل از مطالعه لیو، مسابقه قانع کننده نبود. لیو میگوید یکی از دلایل میتواند این باشد که این ستارگان در واقع محل تولد این دانهها نبودهاند. با این حال، او تعجب کرد که آیا توضیح این امر میتواند بسیار سادهتر باشد.
لیو گفت: اندازهگیریهای گذشته نسبت ایزوتوپ کربن و نیتروژن بسیار کمتری را در آن دانهها نشان میداد. اما من فکر کردم که مشکل ممکن است در روش تحلیلی باشد. این دانهها صدها میلیون سال را در محیط بین ستارهای و بیلیونها سال را در منظومه شمسی ما گذراندند و در نتیجه سطوح آنها ممکن است این مواد را جذب کرده باشد.
این بدان معناست که در مطالعات قبلی، دانشمندان ممکن است ناخالصیهای جوانتری روی سطح تا نسبت به دانههای پیشخورشیدی را اندازهگیری کرده باشند.
بنابراین لیو و تیمش یک روش تحلیلی جدید ابداع کردند که برای حذف هرگونه مادهای که ممکن است به سطح این دانهها بچسبد طراحی شده است. به عنوان بخشی از این تکنیک، آنها ابتدا قطعات شهاب سنگ مورچینسون را در اسید حل کردند تا اینکه تنها دانههای کربید سیلیکون برای آنها باقی ماند. آنها سپس دانهها را با پرتوهای یون سزیم و اکسیژن بمباران کردند تا از شر هرگونه مادهای خلاص شوند که ممکن است از اجزای جوانتر شهابسنگ آمده باشد.
پس از همه اینها، تیم اندازهگیریهای طیف سنجی از ترکیب ایزوتوپ دانهها را ایجاد نمود. به گفته لیو، نتایج بدست آمده با دادههای مشاهدات ستارههای کربنی بسیار نزدیکتر است. این شبهه اصلی لیو را تأیید کرد و نشان داد که نه تنها این دانهها به احتمال زیاد از ستارگان کربنی به دست آمدهاند بلکه میتوان از آنها برای کمک به دانشمندان برای درک خود از این نوع ستارهها استفاده کرد.
مائوریزیو بوسو، نویسنده از دانشگاه پروجا در ایتالیا، در بیانیهای گفت: دادههای جدید ایزوتوپی بدست آمده در این مطالعه برای فیزیکدانان ستارهای و اخترفیزیکدانان هستهای مانند من هیجانانگیز است. در واقع، نسبتهای عجیب و غریب ایزوتوپی نیتروژن دانههای کربید سیلیکون پیشخورشیدی در دو دهه گذشته منبع قابل توجهی بوده است. دادههای جدید تفاوت بین آنچه در ابتدا در دانههای ستاره قبل از منظومه شمسی وجود داشت و آنچه بعداً اضافه شد را توضیح میدهد. بنابراین یک معمای دیرینه در جامعه حل میشود.
به گفته لیو، این دادههای جدید، به عنوان مثال، سرنخهایی در مورد چگونگی تولید آلومینیوم در هستههای خود توسط ستارگان کربنی ارائه میدهد. وی افزود، با این حال، این بینشها باید با تحقیقات بیشتر تأیید شود.
این مطالعه روز سه شنبه در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
مترجم: مرتضی نادری فرد
منبع:
Ancient meteorites preserve building blocks of early solar system
By Tereza Pultarova 3 days ago
https://www.space.com/ancient-meteorites-grains-clues-about-carbon-stars