Десятиліттями планетологи вважали, що короткоживучі радіоактивні елементи, такі як алюміній-26, збагатили ранню Сонячну систему через сусіднью наднову. Ці радіоактивні елементи відіграли вирішальну роль у формуванні планет із твердою поверхнею, збіднених водою, таких як Земля. Їх розпад нагрівав молоді планетезималі, а тому вони втратили значну частину накопиченої води та інших летких матеріалів.
Була лише одна проблема, що не давала спокою науковцям, зокрема Рьо Саваді (Ryo Sawada) — астрофізику з Інституту дослідження космічних променів Токійського університету. Річ у тому, що класичний сценарій «інжекції» частинок, тобто впорскування, потребує надзвичайного збігу обставин. Наднова має вибухнути на правильній відстані — достатньо близько, щоб доставити радіоактивний матеріал, але не так близько, щоб не зруйнувати крихкий протопланетний диск. Геометрія також повинна бути точно налаштована, щоб матеріал інжектувався ефективно. Іншими словами, народження Землі, здавалося, залежало від події, яка була можливою, але надзвичайно рідкісною.
Для дослідників, які вивчають фізику наднових та космічні промені, це пояснення здавалося неповним. Відомо, що наднові — це не просто вибухи, які викидають речовину в міжзоряний простір. Вони також є одними з найпотужніших прискорювачів частинок у Всесвіті. Їхні ударні хвилі генерують величезну кількість високоенергетичних частинок — космічних променів — які поширюються далеко за межі залишків від спалаху зорі. Однак більшість моделей формування Сонячної системи ці частинки значною мірою ігнорували.
Р. Савада став розмірковувати: що, якби молода Сонячна система була не просто вражена викидами наднових, а також була занурена у ванну космічних променів? У нещодавньому дослідженні, результати якого опубліковано в Science Advances, він з колегами дослідив цю ідею, через числове моделювання прискорення космічних променів та ядерних реакцій. Коли космічні промені взаємодіють з протосонячним диском, вони можуть спричиняти ядерні реакції, які природним чином утворюють короткоживучі радіоактивні елементи, зокрема алюміній-26.
Науковців здивувало, наскільки добре працював цей механізм. Потрібна кількість радіоактивних елементів утворюється на відстанях приблизно один парсек від наднової — відстані, яка цілком типова для зоряних скупчень. На цих відстанях протосонячний диск залишається цілим. Немає потреби в надзвичайно щасливій події інжекції. Молода Сонячна система просто мала існувати в тому ж зоряному розпліднику, що й масивна зоря, яка пізніше вибухнула.
Дослідники назвали цей механізм «ванною космічних променів». З погляду фізики, це суттєво універсальніший процес. Багато зір, схожих на Сонце, утворюються в скупченнях. Багато скупчень містять масивні зорі. Багато масивних зір вибухають як наднові. Якщо ванни космічних променів є поширеними в таких середовищах, то теплові історії, які сформували надра Землі, також можуть бути поширеними.
Це усвідомлення має ширші наслідки. Якщо такі планети, як Земля, потребують надзвичайно рідкісної «зустрічі» з надновою, то кам’янисті планети, позбавлені води, можуть бути винятком. Але якщо занурення в космічні промені є достатнім — і поширеним — тоді умови, які допомогли сформувати Землю, можуть виникнути навколо значної частини зір, схожих на Сонце.
Звісно, це дослідження не стверджує, що наднові гарантують формування планети, придатної для життя. Багато факторів все ще мають значення. Серед них час життя диска, структура зоряного скупчення та динаміка зір. Але результати, здобуті науковцями, показують: формування Землі могло не залежати від майже дивовижного збігу обставин.
Р. Савада сказав, що для нього це дослідження стало нагадуванням про те, наскільки взаємопов’язані астрофізичні процеси. Явище, яке зазвичай вивчають у астрофізиці високих енергій — прискорення космічних променів — виявляється центральним для питань планетології та астробіології. Іноді ключ до розуміння того, звідки ми походимо, полягає не в додаванні більшої складності, а в тому, щоб помітити те, що ми не помічали.
За інф. з сайту https://phys.org
