Démêler le mystère d'une météorite révèle l'histoire de l'origine du système solaire

Le panneau de gauche montre une coupe transversale à travers le noyau nuageux dense (orange) qui est sur le point d'être frappé par une onde de choc de supernova (vert foncé) se déplaçant vers le bas à 40 km/sec. Le gaz et la poussière du nuage moléculaire ambiant (jaune et vert clair) entourant le noyau du nuage à gauche sont emportés par le front de choc, comme illustré à droite après 63 000 ans, lorsque le noyau du nuage a été écrasé par le front de choc en se formant le proto-soleil et le disque protoplanétaire à une échelle beaucoup plus petite que celle qui peut être représentée ici. La boîte mesure environ 1/3 de parsec de long. Crédit :Alan Boss

L'événement violent qui a probablement précédé la formation de notre système solaire détient la solution à un mystère de météorite de longue date, selon un nouveau travail d'Alan Boss de Carnegie publié dans The Astrophysical Journal .

La matière première à partir de laquelle notre système solaire a été construit a été dispersée lorsque l'onde de choc d'une supernova explosive a injecté de la matière dans un nuage de poussière et de gaz, le faisant s'effondrer sur lui-même. À la suite de cet événement, la majeure partie de la matière injectée a été attirée par gravité au centre du tourbillon, où l'intense accumulation de pression a permis à la fusion nucléaire de commencer, et le soleil est né. La jeune étoile était entourée d'un disque rotatif du gaz et de la poussière restants, à partir duquel les planètes et autres corps du système solaire - dont certains se sont finalement séparés pour former des astéroïdes et des météorites - ont fusionné.

"Le mystère vient de l'étude de la composition isotopique des météorites, qui peut être utilisée comme laboratoire pour tester les théories de la formation et de l'évolution du système solaire", explique Boss.

Les isotopes sont des versions d'éléments avec le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Parfois, comme c'est le cas avec les isotopes radioactifs, le nombre de neutrons présents dans le noyau peut rendre l'isotope instable. Pour gagner en stabilité, l'isotope libère des particules énergétiques, qui modifient son nombre de protons et de neutrons, le transmutant en un autre élément, appelé isotope fils.

Boss ajouté :"Parce que nous savons exactement combien de temps ce processus prend pour différents isotopes radioactifs, la mesure de la quantité de produits de filiation dans les météorites peut nous dire quand, et éventuellement comment, ils se sont formés."

Par exemple, l'isotope du fer d'un poids atomique de 60 n'est produit qu'en quantités significatives par une explosion de supernova et il faut 2,6 millions d'années pour que la moitié des atomes se désintègrent - sa soi-disant «demi-vie» - en son isotope fille. , cobalt-60. Ainsi, lorsque des quantités importantes de cobalt-60 sont trouvées dans des météorites primitives appelées chondrites carbonées, cela indique aux chercheurs que la matière première à partir de laquelle la chondrite a été construite contenait les restes d'une explosion de supernova qui s'est produite quelques millions d'années seulement avant sa formation.

L'enregistrement de la chondrite peut être utilisé pour confirmer l'histoire de l'origine de la supernova pour notre système solaire. Mais d'autres météorites moins primitives et non carbonées n'ont pas cette composition de fer 60, ce qui signifie que le matériau à partir duquel elles se sont formées ne provient pas d'une explosion stellaire. Alors, d'où vient-il ?

"Aucune explication physique n'a été proposée pour ce changement spectaculaire", a déclaré Boss.

Il a perfectionné des modèles sophistiqués de la formation de notre système solaire pendant plusieurs décennies et a été l'un des initiateurs de l'histoire de l'origine de l'injection de supernova. En prolongeant la période de temps reflétée dans ses simulations, il a pu montrer qu'après avoir déclenché l'effondrement qui a alimenté les chondrites en fer-60, le front de choc de la supernova balaie la poussière interstellaire au-delà du disque résultant et accélère la protoétoile résultante à une vitesse de plusieurs kilomètres par seconde. C'est suffisant pour conduire le jeune soleil à rencontrer une nouvelle parcelle de matière interstellaire qui est appauvrie en fer 60 et en d'autres isotopes générés par les supernovas d'ici un million d'années.

"Après avoir travaillé sur le problème du déclenchement et de l'injection de supernova depuis le milieu des années 90, c'était incroyable de pouvoir enfin relier ce modèle aux preuves météoriques", a conclu Boss. "Cela conclut cette histoire avec un arc soigné." + Explorer plus loin