|
Сверхновые объяснят появление землеподобных планет
|
|
|
|
Насколько распространены планеты, похожие на Землю, во Вселенной? Когда я начал работать над взрывами сверхновых, я и представить себе не мог, что мои исследования в конечном итоге приведут меня к вопросу о происхождении планет, похожих на Землю. И все же именно туда это меня и привело.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий ученые-планетологи полагали, что ранняя Солнечная система была обогащена короткоживущими радиоактивными элементами, такими как алюминий—26, в результате взрыва близлежащей сверхновой. Эти радиоактивные элементы сыграли решающую роль в формировании бедных водой скалистых планет, таких как Земля. Их распад привел к нагреванию молодых планетезималей, в результате чего они потеряли большую часть первоначально накопленной воды и других летучих веществ.
|
|
|
|
Была только одна проблема, которая продолжала беспокоить меня.
|
|
|
|
Классический сценарий "инъекции" требует исключительного совпадения. Сверхновая должна взорваться на нужном расстоянии — достаточно близко, чтобы доставить радиоактивный материал, но не настолько близко, чтобы разрушить хрупкий протопланетный диск. Геометрия также должна быть точно настроена, чтобы материал был введен эффективно. Другими словами, рождение Земли, по-видимому, зависело от события, которое было возможным, но крайне редким.
|
|
|
|
Мне, исследователю, работающему над физикой сверхновых и космических лучей, это объяснение показалось неполным.
|
|
|
|
|
|
|
Сверхновые - это не просто взрывы, при которых выбрасывается вещество. Они также являются одними из самых мощных ускорителей частиц во Вселенной. Их ударные волны генерируют огромное количество частиц высокой энергии - космических лучей, которые распространяются далеко за пределы расширяющегося космического мусора. Однако в большинстве моделей формирования Солнечной системы эти частицы в основном игнорировались.
|
|
|
|
Я начал задаваться вопросом: что, если молодая солнечная система была не просто поражена выбросом сверхновой, но и была погружена в пучину космических лучей?
|
|
|
|
В нашем недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, мы с коллегами исследовали эту идею, используя численное моделирование ускорения космических лучей и ядерных реакций. Когда космические лучи взаимодействуют с протосолнечным диском, они могут запускать ядерные реакции, которые естественным образом приводят к образованию короткоживущих радиоактивных элементов, включая алюминий-26.
|
|
|
|
Что нас удивило, так это то, насколько хорошо работал этот механизм.
|
|
|
|
Необходимое количество радиоактивных элементов образуется на расстоянии около одного парсека от сверхновой — расстоянии, которое совершенно типично для звездных скоплений. На таких расстояниях протосолнечный диск остается нетронутым. Нет необходимости в исключительно удачном выбросе. Молодая солнечная система просто обязана была существовать в тех же звездных яслях, что и массивная звезда, которая позже взорвалась.
|
|
|
|
Мы называем этот механизм "купанием в космических лучах".
|
|
|
|
С физической точки зрения, это гораздо более универсальный процесс. Многие солнцеподобные звезды формируются в скопления. Многие скопления содержат массивные звезды. Многие массивные звезды взрываются как сверхновые. Если излучение космических лучей является обычным явлением в таких средах, то тепловые процессы, которые сформировали недра Земли, также могут быть общими.
|
|
|
|
Это понимание имеет более широкие последствия.
|
|
|
|
Если планеты, похожие на Землю, сталкиваются со сверхновыми крайне редко, то скалистые планеты с низким содержанием воды могут быть исключением. Но если воздействие космических лучей является достаточным и распространенным явлением, то условия, которые помогли сформировать Землю, могут возникнуть вокруг значительной части звезд, похожих на Солнце.
|
|
|
|
Конечно, наша работа не утверждает, что сверхновая гарантирует пригодность для жизни каждой планеты. Многие факторы по-прежнему имеют значение, включая продолжительность жизни диска, структуру скоплений и динамику звезд. Но наши результаты показывают, что образование Земли, возможно, не зависело от почти чудесного совпадения.
|
|
|
|
Для меня это исследование стало напоминанием о том, насколько взаимосвязаны астрофизические процессы. Явление, обычно изучаемое в астрофизике высоких энергий, - ускорение космических лучей — оказывается центральным в вопросах планетологии и обитаемости. Иногда ключ к пониманию того, откуда мы пришли, заключается не в усложнении, а в том, чтобы заметить то, что мы упускали из виду.
|
|
|
|
Источник
|
