ฝุ่นในอุกกาบาตจากดาวที่มาก่อนดวงอาทิตย์
เม็ดฝุ่นเม็ดหนึ่งที่ถูกเก็บไว้ในอุกกาบาตโบราณก้อนหนึ่งซึ่งฝังอยู่ในทวีปแอนตาร์กติกา ดูเหมือนจะมาจากที่ที่ไม่ปกติทั้งเวลาและสถานที่
มันเป็นฝุ่นที่มีเกล็ดจิ๋วของแร่ธาตุที่เรียกว่า โอลิวีน(olivine) และองค์ประกอบไอโซโทป(isotope; ธาตุชนิดเดียวกันแต่มีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกัน) ของมันยังต่างด้าว จนน่าจะถูกสร้างขึ้นได้โดยดาวฤกษ์ดวงอื่นเท่านั้น ซึ่งได้ตายลงก่อนที่ระบบสุริยะจะก่อตัวขึ้นด้วยซ้ำ สิ่งที่เรียกว่า เม็ดฝุ่นพรีโซลาร์(presolar grains) เป็นชิ้นส่วนที่พบได้ยากซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งเมื่อพวกมันจะบอกเราเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมรอบดาวที่แตกต่างออกไปในกาแลคซีทางช้างเผือก และพิภพที่อาจก่อตัวขึ้นรอบๆ ดาวเหล่านั้น
โชคร้ายที่จำแนกเม็ดฝุ่นกลุ่มนี้ได้ยากมากๆ พวกมันมีขนาดเล็กมาก โดยเฉลี่ยมีขนาดเพียง 150 นาโนเมตร และมักจะฝังตัวอยู่ลึกในหินอุกกาบาต แต่ทีมที่นำโดย Nicole Nevill นักดาราศาสตร์ธรณี จากสถาบันดวงจันทร์และดาวเคราะห์ ในความร่วมมือกับศูนย์อวกาศจอห์นสันในฮุสตัน ได้พบเม็ดพรีโซลาร์โอลิวีนในอุกกาบาตแอนตาร์กติกา โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า atom probe tomography และมันก็บันทึกประวัติความเป็นมาที่น่าทึ่งไว้
วัสดุสารที่ก่อตัวในระบบสุริยะของเราจะมีอัตราส่วนไอโซโทปที่ทำนายได้เลย อนุภาคที่เราวิเคราะห์มีอัตราส่วนของไอโซโทปมักนีเซียมที่แตกต่างจากทุกๆ สิ่งในระบบสุริยะของเรา Nevill กล่าว ซึ่งเธอวิเคราะห์เม็ดฝุ่นนี้อันเป็นส่วนหนึ่งในการศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเคอร์ติน ในเพิร์ธ ออสเตรเลีย ผลที่ได้นั้นหลุดโลกเลย อัตราส่วนไอโซโทปมักนีเซียมที่สุดขั้วที่สุดเท่าที่เคยพบจากเม็ดพรีโซลาร์อยู่ที่ราว 1200 แต่เม็ดในการศึกษาของเราอยู่ที่ 3025 ซึ่งสูงสุดเท่าที่เคยพบมา
Presolar grain ภาพปก แสดงระบบสุริยะในช่วงต้นเมื่อดาวเคราะห์และวัตถุอื่นๆ เช่น ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง เริ่มก่อตัวขึ้น
อัตราส่วนไอโซโทปมักนีเซียมที่สูงโด่งมากนี้ สามารถอธิบายได้เพียงทางเดียวคือ จากการก่อตัวดาวชนิดใหม่ที่เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมาแล้ว เป็นซุปเปอร์โนวาที่เผาไหม้ไฮโดรเจน(hydrogen burning supernova) เมื่อดาวมวลสูงที่มีไฮโดรเจนเหลืออยู่ในเปลือกก๊าซชั้นนอกๆ(หลังจากที่แหล่งไฮโดรเจนในแกนกลางหมดลง) ได้ระเบิด ผลที่ได้ทำให้เกิดการเผาไหม้ไฮโดรเจนที่เหลืออย่างรวดเร็ว
อุกกาบาตเป็นหินที่ตกลงบนโลกจากนอกชั้นบรรยากาศ เป็นชิ้นส่วนจากอวกาศที่พุ่งมาหาเรา พวกมันเป็นเหมือนแคปซูลเวลาขนาดเล็กที่บอกว่าพวกมันก่อตัวเมื่อใด รวมถึงข้อมูลรายละเอียดองค์ประกอบฝุ่นในที่ที่มันก่อตัวขึ้นมา เป็นชิ้นส่วนหินที่อาจจะก่อตัวขึ้นในช่วงต้นๆ ในความเป็นมาของระบบสุริยะ หรือเป็นชิ้นส่วนจากดาวเคราะห์อื่น ก็ได้
นักวิทยาศาสตร์สามารถจำแนกเม็ดที่ไม่ได้ก่อตัวขึ้นในระบบของเรา ซึ่งเป็นที่ต้องการอย่างมากเมื่อพวกมันจะบอกเราเกี่ยวกับอวกาศนอกสภาพแวดล้อมดวงอาทิตย์ของเรา Nevill และเพื่อนร่วมงานได้พบเม็ดพรีโซลาร์นี้ในอุกกาบาตก้อนหนึ่งที่เรียกว่า ALH 77307(Allan Hills 77307) ซึ่งพบในทวีปแอนตาร์กติกาในช่วงปลายทศวรรษ 1970 อุกกาบาตนี้ถูกจำแนกเป็นอุกกาบาตที่อุดมด้วยสารอินทรีย์(carbonaceous chondrite) ซึ่งก่อตัวในช่วงแรกสุดของระบบสุริยะและต่อมา ก็ใช้เวลาอีกหลายพันล้านปีล่องลอยในอวกาศเป็นดาวเคราะห์น้อย
การเดินทางของธุลีจากดาวอื่นมาที่เนบิวลาที่จะก่อตัวดวงอาทิตย์ และระบบสุริยะ จนสุดท้ายไปผนวกรวมในดาวเคราะหืน้อยซึ่งแตกเป็นชิ้น พุ่งผ่านชั้นบรรยากาศโลกจนถึงพื้นโลกกลายเป็นอุกกาบาต
โอลิวีน ซึ่งเป็นสารประกอบซิลิเกตของเหล็กและมักนีเซียมนั้น พบได้ค่อนข้างทั่วไปบนโลกและในบริบทนอกโลก แต่องค์ประกอบไอโซโทปของมันก็แปรผันขึ้นอยู่กับว่ามันก่อตัวขึ้นในสถานที่ใด เม็ดพรีโซลาร์บางส่วนก็ถูกจำแนกได้จากอัตราส่วนไอโซโทปมักนีเซียม แต่สัญญาณที่พบใน ALH 77307 กลับมีมักนีเซียม-25 ที่สูงมากเป็นพิเศษ
เมื่อ Nevill และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้ atom probe tomography ตรวจสอบชิ้นโอลิวีน ซึ่งมีขนาดเพียง 400*580 นาโนเมตร(หรือเล็กกว่าความกว้างเส้นผมมนุษย์ราว 170 เท่า) พวกเขาได้พบว่ามันมีมักนีเซียม-25 ในระดับที่สูงกว่าตัวอย่างใดๆ ที่เคยตรวจสอบมา โดยสูงกว่าทุกๆ สิ่งที่ถูกสร้างในระบบสุริยะของเรา
คิดกันว่าเม็ดฝุ่นพรีโซลาร์เกือบทั้งหมดมาจากดาวยักษ์แดง(red giants) แต่บางส่วนก็มีองค์ประกอบที่สอดคล้องกับผลิตภัณฑ์จากซุปเปอร์โนวามากกว่า เพื่อที่จะมีปริมาณมักนีเซียม-25 ต่อ มักนีเซียมปกติ(Mg-24) ในระดับ 2.5 เท่าบอกว่ามันไม่ได้เป็นซุปเปอร์โนวาธรรมดา
ในความเป็นจริงแล้ว แบบจำลองบอกว่าอัตราส่วนมักนีเซียมที่พบ น่าจะถูกสร้างในเหตุการณ์รุนแรงที่ไม่พบในระบบของเรา(และหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะไม่เกิดขึ้นในอนาคตด้วย) เป็นซุปเปอร์โนวาจากการตายของดาวมวลสูงดวงหนึ่ง จากนั้น เม็ดฝุ่นก็ล่องลอยจนกระทั่งระบบสุริยะของเราก่อตัวขึ้น และมันก็ถูกผนึกรวมไว้ในอุกกาบาต ALH 77307
Cassiopeia A เป็นซากซุปเปอร์โนวาจากดาวมวลสูงที่พบในกลุ่มดาวคาสสิโอเปีย
Atom probe ให้รายละเอียดในระดับที่เราไม่เคยจะเข้าถึงได้ในการศึกษาก่อนหน้านี้ David Saxey นักฟิสิกส์และนักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยเคอร์ติน ในออสเตรเลีย กล่าว ซุปเปอร์โนวาที่เผาไหม้ไฮโดรเจนเป็นดาวชนิดหนึ่งที่เพิ่งจะค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ ในช่วงเวลาเดียวกับที่เรากำลังวิเคราะห์อนุภาคฝุ่นจิ๋วนี้ การใช้ atom probe(tomography) ในการศึกษานี้ให้รายละเอียดในระดับใหม่ที่ช่วยให้เราเข้าใจว่าดาวเหล่านี้ก่อตัวได้อย่างไร
ศาสตราจารย์ Phil Bland ผู้เขียนร่วมจากเคอร์ติน เช่นกัน บอกว่าการค้นพบใหม่จากการศึกษาอนุภาคที่หายากในอุกกาบาตเหล่านี้กำลังช่วยให้แง่มุมแก่เราสู่เหตุการณ์ในอวกาศที่อยู่นอกระบบสุริยะออกไป มันออกจะน่าทึ่งที่สามารถเชื่อมโยงการตรวจสอบในระดับอะตอมในห้องทดลอง เข้ากับดาวชนิดใหม่ที่เพิ่งพบ เราไม่เพียงเป็นธุลีดาว แต่ยังเป็นธุลีจากดาวชนิดที่จำเพาะมากๆ ด้วย การศึกษานี้เผยแพร่ใน Astrophysical Journal
แหล่งข่าว sciencealert.com : stardust found in an ancient meteorite was left by a new kind of supernova
phys.org : research unlocks supernova stardust secrets
iflscience.com : rare dust particle trapped in ancient meteorite is older than the Sun
space.com : stardust particle locked in meteorite holds secrets of a star’s explosive death
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
