Zvezdana prašina zarobljena u ledu Antarktika otkriva tajne Sunčevog sistema i oblaka kroz koji letimo

Sunčev sistem trenutno prolazi kroz Lokalni međuzvezdani oblak, region veoma razređenog gasa i prašine između zvezda. Na svom putu Zemlja neprestano akumulira gvožđe-60, redak radioaktivni izotop gvožđa koji nastaje u zvezdanim eksplozijama. To je sad potvrdio međunarodni istraživački tim, koji je predvodio HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), analizom antarktičkog leda starog desetine hiljada godina, piše EurekAlert!

Na osnovu stalnog, ali vremenski promenjivog priliva, istraživački su zaključili da je ovaj radioaktivni izotop uskladišten unutar oblaka nakon davne zvezdane eksplozije. Studija je objavljena u žurnalu Physical Review Letters.

Preporučujemo

Gvožđe-60 se formira u unutrašnjosti masivnih zvezda i izbacuje se u svemir kada one eksplodiraju. Geološki arhivi pokazuju da je naš Sunčev sistem pre nekoliko miliona godina dva puta bio pogođen gvožđem-60 iz supernova. Međutim, u novije vreme nije bilo obližnjih zvezdanih eksplozija, pa samim tim ni direktnog priliva gvožđa-60. Kada su naučnici pre nekoliko godina otkrili gvožđe-60 u površinskom snegu na Antarktiku, starom manje od dvadeset godina, pojavilo se pitanje njegovog porekla.

- Naša ideja je bila da Lokalni međuzvezdani oblak sadrži gvožđe-60 i da može da ga čuva tokom dugog vremenskog perioda. Kako se Sunčev sistem kreće kroz oblak, Zemlja bi mogla da prikuplja ovaj materijal. Međutim, to tada nismo mogli da dokažemo – objasnio je dr Dominik Kol sa Instituta za fiziku jonskih snopova i istraživanje materijala pri HZDR-u.

Poslednjih godina, tim predvođen Kolom i profesorom Antonom Valnerom analizirao je dodatne uzorke, uključujući dubokomorske sedimente stare do 30.000 godina. Gvožđe-60 je pronađeno i tamo, ali su suprotstavljene teorije opstale. Novi uzorci antarktičkog leda stari su od 40.000 do 80.000 godina. Njihova analiza sada jasno ukazuje: Lokalni međuzvezdani oblak je verovatni izvor.

- To znači da su oblaci koji okružuju Sunčev sistem povezani sa zvezdanom eksplozijom. Po prvi put, ovo nam daje priliku da istražimo poreklo ovih oblaka – rekao je Kol.

Naš Sunčev sistem ušao je u Lokalni međuzvezdani oblak pre nekoliko desetina hiljada godina i napustiće ga za nekoliko hiljada godina. Trenutno se nalazimo blizu njegove ivice.

Za potrebe svoje studije, istraživači su analizirali jezgro leda iz perioda oko pretpostavljenog ulaska u oblak. Institut „Alfred Vegener”, Centar za polarna i morska istraživanja udruženja Helmholc (AWI), obezbedio je uzorak iz evropskog projekta bušenja leda EPICA. Poređenje sadržaja gvožđa-60 sa ranijim uzorcima iz dubokog mora i snega pokazalo je da je pre od 40.000 do 80.000 godina do Zemlje stizalo manje gvožđa-60 nego danas i u skorije vreme.

Foto: Shutterstock/Triff

- To sugeriše da smo se prethodno nalazili u medijumu sa nižim sadržajem gvožđa-60, ili da sam oblak pokazuje jake varijacije u gustini – objasnio je Kol.

Signal gvožđa-60 se tako menja tokom samo nekoliko desetina hiljada godina – što je izuzetno brzo u kosmičkim vremenskim okvirima. Ovim uvidom istraživači su uspeli da isključe alternativna objašnjenja za izvor priliva gvožđa-60, kao što je postepeno bledenje efekata zvezdanih eksplozija starih milionima godina.

Za potrebe merenja, tim je transportovao oko 300 kilograma leda u Drezden, gde je on hemijski obrađen – što je dugotrajan postupak nakon kojeg je na kraju ostalo svega nekoliko stotina miligrama zvezdane prašine. Korak po korak, izolovali su gvožđe-60, vodeći računa da se gubici izbegnu u svakoj fazi.

U laboratoriji za akceleratorsku masenu spektrometriju u Drezdenu (DREAMS) pri HZDR-u, proverili su uzorak nakon hemijske pripreme koristeći dva druga radioizotopa: berilijum-10 i aluminijum-26. Očekivane koncentracije ovih izotopa u ledu su dobro poznate. Svaki gubitak gvožđa-60 bio bi praćen smanjenjem i njihovih količina. Tim je uspeo to da isključi.

Pronalaženje igle u plastu sena

Za finalno merenje, tim je koristio Postrojenje za akceleraciju teških jona (HIAF) na Australijskom nacionalnom univerzitetu, trenutno jedinom postrojenju na svetu sposobnom da detektuje tako male količine gvožđa-60. Koristeći električne i magnetske filtere, odvajali su neželjene atome prema njihovoj masi dok od početnih 10 biliona atoma nije ostala samo nekolicina atoma gvožđa-60.

- To je kao da tražite iglu u 50.000 fudbalskih stadiona ispunjenih senom do krova. Mašina pronađe iglu za sat vremena – objasnila je Anabel Rolofs sa Univerziteta u Bonu.

- Kroz višegodišnju saradnju sa kolegama razvili smo izuzetno osetljivu metodu koja nam sada omogućava da u današnjim geološkim arhivima detektujemo jasan potpis kosmičkih eksplozija koje su se dogodile pre više miliona godina - rezimira Valner.

(Telegraf Nauka/EurekAlert!)