科學家發現超新星爆發衝擊波觸發太陽系形成

【正見新聞網2012年08月07日】

據國外媒體報導,天文學家通過計算機三維模型推演發現超新星爆發產生的衝擊波有助於觸發太陽系的形成。我們的太陽系被認為是一個存在於46億年前太陽星雲演化的結果,與其他新生恆星類似,都存在著旋轉的氣體盤和塵埃物質。幾十年來,科學家們一直懷疑超新星爆發觸發了太陽系的形成,尤其是超新星爆發產生的衝擊波壓縮了部分星雲,導致某些區域坍縮的發生。最新的發現認為影響太陽系形成的衝擊波可能來自仙後座A超新星爆發。

根據超新星爆發啟動理論,爆炸產生的衝擊波可將部分分裂材料嵌入還處於星雲時期的太陽,因此科學家們可在太陽系中尋找超新星爆發的物質。在對隕石的研究過程中,科學家們發現了潛在的被超新星爆發物質污染的痕跡證據,進一步研究證明這些污染物是半衰期較短的放射性同位素,同位素之間存在著相同的質子數,卻有著不同的中子數。在過去的數百萬年間,半衰期相對較短的放射性元素在衰變後形成各種目前已知半衰期的元素。這裡的較短半衰期僅是相對而言,相對於長達數十億年的放射性同位素顯得較為短暫。

然而,科學家們對在隕石中發現的半衰期較短的放射性同位素與它們衰變後形成的元素進行分析後發現太陽系形成受到臨近空間的超新星爆發影響,引發了太陽系形成由超新星爆發觸發的理論,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過程中形成,當超新星爆發產生的衝擊波抵達太陽系時將原超新星的物質也嵌入太陽星雲中,並最終遺留在隕石中。

根據位於華盛頓的卡內基研究所天體物理學家、本項研究的第一作者艾倫·博思(Alan Boss)介紹:“假如超新星爆發可以解釋科學家在隕石中發現的同位素信息,那麼科學家應該建立超新星爆發的衝擊波計算機模型,並觀察其與太陽系形成之間的關係。”最新的研究成果使得我們相信在太陽系形成時,超新星爆發參與了其中。

在此之前,艾倫·博思和他的同事桑德拉·凱澤(Sandra Keiser)開發了一個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,僅形成於大質量恆星的核反應中,要麼來自於超新星爆發,要麼形成於漸近巨星分支恆星(AGB星)。該模型的推演結果顯示科學家在隕石中發現的放射性同位素鐵-60可能來自於超新星,之所以不太可能來自於漸近巨星分支恆星(AGB星),是因為後者產生的衝擊波較為密集,以至於放射性同位素鐵-60無法抵達原始的太陽星雲,與此相反,超新星爆發產生的衝擊波卻比漸近巨星分支恆星(AGB星)稀疏數百倍。

艾倫·博思現在和桑德拉·凱澤又開發出了一個三維計算機模型來解釋超新星爆發產生的衝擊波與太陽系形成之間的關係,使得他們可以觀察到衝擊波在撞擊太陽星雲時產生的壓縮現象,並形成一個曲線位於塵埃雲的前端,可將衝擊波中攜帶的較短半衰期放射性同位素嵌入到太陽星雲中,在不到10萬年的時間內太陽星雲在衝擊波的作用下可發生坍縮,導致我們今天太陽系的形成。

三維模型中顯示只需要一至兩個缺口嵌入將能解釋科學家在隕石中發現的較短半衰期放射性同位素,不過研究人員也在試圖找到是否存在各種超新星爆發的參數組合,並與實際觀測相參比。此外,研究人員還發現在受到超新星爆發衝擊波影響時,太陽星雲需要以一定速率進行旋轉,以至於在坍縮後形成一個由原始行星盤圍繞的恆星系統。

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