Un gruppo di ricerca guidato dal professor Yong-Zhong Qian della School of Physics and Astronomy dell'Università del Minnesota utilizza nuovi modelli e prove dei meteoriti per dimostrare che una supernova di piccola massa ha innescato la formazione del nostro sistema solare.

I risultati sono pubblicati nell'ultimo numero di Comunicazioni sulla natura .

Circa 4,6 miliardi di anni fa, una nuvola di gas e polvere che alla fine ha formato il nostro sistema solare è stata disturbata. Il conseguente collasso gravitazionale formò il proto-Sole con un disco circostante dove nacquero i pianeti. Una supernova, una stella che esplode alla fine del suo ciclo di vita, avrebbe energia sufficiente per comprimere una tale nube di gas. Eppure non c'erano prove conclusive a sostegno di questa teoria. Inoltre, la natura della supernova scatenante è rimasta sfuggente.

Qian e i suoi collaboratori decisero di concentrarsi sui nuclei di breve durata presenti nel primo sistema solare. A causa della loro breve vita, questi nuclei potrebbero provenire solo dalla supernova scatenante. La loro abbondanza nel primo sistema solare è stata dedotta dai loro prodotti di decadimento nei meteoriti. Come i detriti della formazione del sistema solare, i meteoriti sono paragonabili ai mattoni e alla malta rimasti in un cantiere edile. Ci dicono di cosa è fatto il sistema solare e in particolare, quali nuclei di breve durata ha fornito la supernova scatenante.

"Questa è la prova forense di cui abbiamo bisogno per aiutarci a spiegare come si è formato il sistema solare, " ha detto Qian. " Punta a una supernova di piccola massa come innesco ".

Qian è un esperto sulla formazione dei nuclei nelle supernove. La sua precedente ricerca si è concentrata sui vari meccanismi con cui ciò avviene nelle supernove di massa diversa. Il suo team include l'autore principale del documento, Projjwal Banerjee, chi è un ex dottorato di ricerca studente e ricercatore post-dottorato, e collaboratori di lunga data Alexander Heger della Monash University, Australia, e Wick Haxton dell'Università della California, Berkeley. Qian e Banerjee si sono resi conto che i precedenti sforzi nello studio della formazione del sistema solare erano concentrati su un innesco di supernova di grande massa, che avrebbe lasciato dietro di sé una serie di impronte nucleari che non sono presenti nel record meteorico.

Qian e i suoi collaboratori hanno deciso di testare se una supernova di piccola massa, circa 12 volte più pesante del nostro sole, potrebbe spiegare il record meteoritico. Hanno iniziato la loro ricerca esaminando Berillio-10, un nucleo di breve durata che ha 4 protoni (da cui il quarto elemento della tavola periodica) e 6 neutroni, del peso di 10 unità di massa. Questo nucleo è ampiamente distribuito nei meteoriti.

In effetti, l'ubiquità di Berillio-10 era un mistero in sé e per sé. Molti ricercatori avevano teorizzato che la spallazione, un processo in cui le particelle ad alta energia strappano via protoni o neutroni da un nucleo per formare nuovi nuclei, da parte dei raggi cosmici fosse responsabile del berillio-10 trovato nei meteoriti. Qian ha affermato che questa ipotesi implica molti input incerti e presume che il Berillio-10 non possa essere prodotto nelle supernove.

Utilizzando nuovi modelli di supernova, Qian ei suoi collaboratori hanno dimostrato che il berillio-10 può essere prodotto dalla spallazione di neutrini nelle supernove di massa sia bassa che alta. Però, solo una supernova di piccola massa che ha innescato la formazione del sistema solare è coerente con il record meteoritico complessivo.

"I risultati di questo documento hanno aperto una direzione completamente nuova nella nostra ricerca, " disse Qian. "Oltre a spiegare l'abbondanza di Berillio-10, questo modello di supernova di piccola massa spiegherebbe anche i nuclei di breve durata Calcio-41, Palladio-107, e pochi altri trovati nei meteoriti. Ciò che non può spiegare deve quindi essere attribuito ad altre fonti che richiedono uno studio dettagliato".

Qian ha detto che il gruppo vorrebbe esaminare i restanti misteri che circondano i nuclei di breve durata trovati nei meteoriti. Il primo passo, tuttavia è quello di corroborare ulteriormente la loro teoria osservando il litio-7 e il boro-11 che sono prodotti insieme al berillio-10 dalla spallazione dei neutrini nelle supernove. Qian ha detto che potrebbero esaminarlo in un documento futuro e ha esortato i ricercatori che studiano i meteoriti a esaminare le correlazioni tra questi tre nuclei con misurazioni precise.