Астрономы продолжают исследовать процессы, формирующие элементы во Вселенной. Значительная их часть образуется при взрывах сверхновых, играющих ключевую роль в создании космической пыли — строительного материала для планет и жизни.
Для понимания этих процессов учёные анализируют досолнечные зёрна — микроскопические частицы, сформировавшиеся ещё до образования Солнечной системы. Каждое такое зёрнышко хранит в себе уникальный изотопный «отпечаток», который раскрывает его происхождение. Некоторые из этих частиц произошли от древних звёздных систем, другие — от остатков сверхновых или процессов звёздных слияний.
Изначально досолнечные зёрна изучали только в метеоритах, но современные технологии позволяют исследовать их и другими способами. Например, миссии вроде Stardust и радиотелескопы, такие как ALMA, дали учёным возможность анализировать эти зёрна как в лабораториях, так и в открытом космосе.
Недавнее исследование, опубликованное на arXiv, анализирует два подхода к изучению досолнечных зёрен и особо подчёркивает значение сверхновых. Физическое изучение таких зёрен имеет решающее значение для понимания их источников.
Примером могут служить сверхновые типа II, или сверхновые с коллапсом ядра, которые выделяют титан-44 — нестабильный изотоп. При его распаде образуется кальций-44, что создаёт его избыток в зёрнах. Однако этот изотоп также встречается в зёрнах из более молодых звёздных систем. В первом случае зёрна сначала формируются с титаном, который потом распадается на кальций, а во втором — кальций присутствует изначально.
Просто анализировать изотопное соотношение кальция-44 в зёрнах недостаточно, так как это не позволяет точно определить их источник. Учёные используют метод наномасштабной вторичной ионной масс-спектрометрии (NanoSIMS), который помогает различать зёрна по их происхождению, выявляя изотопные особенности.
«Мы не можем различить их только по изотопным соотношениям. Нам нужно изучать распределение кальция-44 внутри зерна», — комментирует один из авторов исследования. Подобные трудности возникают и с другими изотопами, такими как кремний и хром, которые также имеют значения в изучении процессов сверхновых.
