
天文學(xué)家通過(guò)計算機三維模型推演發(fā)現超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波有助于觸發(fā)太陽(yáng)系的形成。我們的太陽(yáng)系被認為是一個(gè)存在于46億年前太陽(yáng)星云演化的結果,與其他新生恒星類(lèi)似,都存在著(zhù)旋轉的氣體盤(pán)和塵埃物質(zhì)。幾十年來(lái),科學(xué)家們一直懷疑超新星爆發(fā)觸發(fā)了太陽(yáng)系的形成,尤其是超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波壓縮了部分星云,導致某些區域坍縮的發(fā)生。最新的發(fā)現認為影響太陽(yáng)系形成的沖擊波可能來(lái)自仙后座A超新星爆發(fā)。
根據超新星爆發(fā)啟動(dòng)理論,爆炸產(chǎn)生的沖擊波可將部分分裂材料嵌入還處于星云時(shí)期的太陽(yáng),因此科學(xué)家們可在太陽(yáng)系中尋找超新星爆發(fā)的物質(zhì)。在對隕石的研究過(guò)程中,科學(xué)家們發(fā)現了潛在的被超新星爆發(fā)物質(zhì)污染的痕跡證據,進(jìn)一步研究證明這些污染物是半衰期較短的放射性同位素,同位素之間存在著(zhù)相同的質(zhì)子數,卻有著(zhù)不同的中子數。在過(guò)去的數百萬(wàn)年間,半衰期相對較短的放射性元素在衰變后形成各種目前已知半衰期的元素。這里的較短半衰期僅是相對而言,相對于長(cháng)達數十億年的放射性同位素顯得較為短暫。
然而,科學(xué)家們對在隕石中發(fā)現的半衰期較短的放射性同位素與它們衰變后形成的元素進(jìn)行分析后發(fā)現太陽(yáng)系形成受到臨近空間的超新星爆發(fā)影響,引發(fā)了太陽(yáng)系形成由超新星爆發(fā)觸發(fā)的理論,有證據顯示這些半衰期較短的放射性同位素需在超新星爆發(fā)過(guò)程中形成,當超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波抵達太陽(yáng)系時(shí)將原超新星的物質(zhì)也嵌入太陽(yáng)星云中,并最終遺留在隕石中。
根據位于華盛頓的卡內基研究所天體物理學(xué)家、本項研究的第一作者艾倫·博思(Alan Boss)介紹:“假如超新星爆發(fā)可以解釋科學(xué)家在隕石中發(fā)現的同位素信息,那么科學(xué)家應該建立超新星爆發(fā)的沖擊波計算機模型,并觀(guān)察其與太陽(yáng)系形成之間的關(guān)系?!弊钚碌难芯砍晒沟梦覀兿嘈旁谔?yáng)系形成時(shí),超新星爆發(fā)參與了其中。
在此之前,艾倫·博思和他的同事桑德拉·凱澤(Sandra Keiser)開(kāi)發(fā)了一個(gè)二維模型涉及到相對較短半衰期的放射性同位素鐵-60,其是鐵原子的放射性同位素,僅形成于大質(zhì)量恒星的核反應中,要么來(lái)自于超新星爆發(fā),要么形成于漸近巨星分支恒星(AGB星)。該模型的推演結果顯示科學(xué)家在隕石中發(fā)現的放射性同位素鐵-60可能來(lái)自于超新星,之所以不太可能來(lái)自于漸近巨星分支恒星(AGB星),是因為后者產(chǎn)生的沖擊波較為密集,以至于放射性同位素鐵-60無(wú)法抵達原始的太陽(yáng)星云,與此相反,超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波卻比漸近巨星分支恒星(AGB星)稀疏數百倍。
艾倫·博思現在和桑德拉·凱澤又開(kāi)發(fā)出了一個(gè)三維計算機模型來(lái)解釋超新星爆發(fā)產(chǎn)生的沖擊波與太陽(yáng)系形成之間的關(guān)系,使得他們可以觀(guān)察到?jīng)_擊波在撞擊太陽(yáng)星云時(shí)產(chǎn)生的壓縮現象,并形成一個(gè)曲線(xiàn)位于塵埃云的前端,可將沖擊波中攜帶的較短半衰期放射性同位素嵌入到太陽(yáng)星云中,在不到10萬(wàn)年的時(shí)間內太陽(yáng)星云在沖擊波的作用下可發(fā)生坍縮,導致我們今天太陽(yáng)系的形成。
三維模型中顯示只需要一至兩個(gè)缺口嵌入將能解釋科學(xué)家在隕石中發(fā)現的較短半衰期放射性同位素,不過(guò)研究人員也在試圖找到是否存在各種超新星爆發(fā)的參數組合,并與實(shí)際觀(guān)測相參比。此外,研究人員還發(fā)現在受到超新星爆發(fā)沖擊波影響時(shí),太陽(yáng)星云需要以一定速率進(jìn)行旋轉,以至于在坍縮后形成一個(gè)由原始行星盤(pán)圍繞的恒星系統。
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