2020.01.16.

7 milliárd éves csillagközi porszemcséket találtak egy meteoritban

Naprendszerünk kora 4,6 milliárd éves, így, ha olyan dolgot találunk, ami ennél idősebb, az a Naprendszer születése előtt keletkezett és később került csak a közelünkbe. Természetesen a csillagközi por bejut a Naprendszerbe is.
51 évvel ezelőtt az ausztráliai Murchinson települése közelében pottyant le az a meteorit, amelynek összesen kb. 100 kilónyi begyűjtött darabjainak már számos érdekes felfedezést köszönhetünk. A CM típusú szenes kondritok közé tartozó égi kavics most egy újabb meglepetéssel szolgált: a Naprendszer keletkezése előtti időkből származó csillagközi porszemcsére bukkantak benne, s ez a legrégebbi szilárd anyag, amelyet valaha találtunk a Földön.

A csillagközi por ugyan csupán 1%-át teszi ki a csillagközi anyagok tömegének, azonban a héliumnál nehezebb elemek jórészt bennük koncentrálódnak, így a jelentőségük igen nagy a kőzetbolygók és az élet kialakulása szempontjából. Bár a nagyságukat, összetételüket, eloszlásukat csillagászati megfigyelések útján megismerhetjük, azt, hogy mennyi ideig maradhatnak fenn, e módon már nem tudjuk észlelni. A porszemcsék korát nem lehet közvetlen módon meghatározni, sem csillagászati módszerekkel, sem a bennük lévő radioaktív elemek lebomlása útján, így az erre vonatkozó becslések igen nagy bizonytalanságúak. A legtöbb, apróbb porszemcsékre készült modell azt jelzi, hogy az ilyen csillagközi porszemcsék csupán néhány százmillió évig maradhatnak fenn, a különféle energikus csillagászati események, pl. szupernóva-robbanások során ugyanis elaprózódnak, elkopnak. A nagyobb szemcsékről azonban úgy sejtjük, hogy ennél hosszabb, milliárd években mérhető életűek lehetnek.
Egy nemzetközi kutatócsoport most a Murchinson-meteoritból kivont, a Naprendszernél idősebb szilícium-karbid (SiC) szemcsék életkorát igyekezett meghatározni. E meteorit olyan szemcséket foglal magában, amelyek változatlan formában maradtak fenn a Naprendszer legkorábbi időszaka óta, s csillagközi eredetüket a bennük mért, Naprendszerünk összetételétől jelentősen eltérő izotóp-arányaik alapján lehet megállapítani.

E SiC szemcsék a tartósságuk révén jó alanyai a kormeghatározásnak, hiszen nagyobb eséllyel lehetnek igen ősiek, bár csak egészen minimális, milliomod résznyi mennyiségben vannak jelen. A kutatócsoport azt a módszert tartotta megfelelőnek a kormeghatározáshoz, amelyben a csillagközi porszemcséket még a csillagközi térben ért sugárzás (nagyenergiás protonok, alfa-részecskék) okozta változásokban lehet mérni. E porszemcsék az aszimptotikus óriáság csillagaiból (AGB csillagok) származnak, s azok eredeti, csillagbéli hélium és neon összetételéből kiindulva a változások alapján, amelyeket a csillagközi térben kapott sugárzás vált ki, vissza lehet következtetni arra, mennyi időt is töltöttek el e részecskék a csillagközi térben. A kutatók a neon alapú kormeghatározást választották, számos szempontból ez tűnik a legpontosabbnak.
Összesen 27 SiC szemcsén végezték el a méréseket, és újra feldolgozták 22 korábban már bemért szemcse adatait, így összesen 49 szemcse adatai álltak rendelkezésre. A neon 21-es (stabil) izotópja arányából a Naprendszer keletkezését megelőző szemcse-életkort számították ki, s ennek eloszlása megegyezik egy korábbi, jóval kisebb szemcsemennyiségen elvégzett mérésekével. A szemcsék felének Naprendszer előtti kora 200 millió éves volt, és az 1 mikronnál kisebb csillagközi porszemcsékre vonatkozó élettartam-becslésekkel egybecsengő adat. A mért kor érték felső határa 3.200 ± 2.300 millió év volt, vagyis a Naprendszer keletkezését 3,2 (±2,3) milliárd évvel megelőzően születtek meg a kérdéses porszemcsék. A kor bizonytalanságát beszámítva ez annyit tesz, hogy 5,5 milliárd évesnél mindenképp idősebbek lehetnek az ilyen öregnek vélt szemcsék, a koruk középértéke valahol 7 milliárd év körül jár.

Mintegy 7 milliárd évvel ezelőtt egy megemelkedett csillagkeletkezési időszak zajlott, s ezek közt az alkalmas AGB csillagok kb. 4,9-4,6 milliárd éve értek abba az életszakaszukba, amikor a nagyobb mennyiségű port kibocsátották. Ezek felelhetnek a meteoritban talált porszemcsék fiatalabbjaiért, a 200-300 millió évvel a Naprendszert megelőző korúakért, amelyek többségben vannak a mintákban, s ennek a nagyobb ütemű csillagkeletkezésnek köszönhető, hogy a fiatal szemcsék a vártnál nagyobb arányban vannak a mintákban jelen.
A minták több mint 8%-ának kora haladja meg a Naprendszer előtti 1 milliárd évet (vagyis az 5,6 milliárd éves kort), kérdés, miként élhették ezek túl például a szupernóva-robbanások lökéshullámait? A kutatók elképzelhetőnek tartják, hogy csomókba tömörülve, s erre utal az is, hogy a hélium- és neon arányai alapján e szemcsék egykor nagyobb szemcsék, csomók részei voltak, s talán jég, vagy valami szerves anyag borította be a csomókat, amely védte a belül lévő porszemcséket a csillagközi tér sugárzásától.
Bár számos bizonytalanság van a modellekben, elméletekben, amelyek alapján a korbecslést elvégezték, még mindig a neon alapú módszer a jelen tudásunk szerinti legpontosabb, és még így is árulkodik a Nap és családja kialakulását megelőző csillagkeletkezési eseményekről és a csillagközi por életciklusáról.

A kutatásról a PNAS számolt be január13-án, a teljes cikk olvasható.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: