Miliardi di anni fa, prima che nascesse il nostro sistema solare, una stella morta nota come nana bianca in un vicino sistema stellare binario ha accumulato abbastanza materiale dalla sua compagna per farla "trasformare in nova". L'esplosione stellare ha forgiato granelli di polvere con composizioni esotiche non presenti nel nostro sistema solare. Un team di ricercatori guidati dall'UA ha trovato un tale grano (immagine nel riquadro), racchiuso in un meteorite, che è sopravvissuto alla formazione del nostro sistema solare e lo ha analizzato con strumenti abbastanza sensibili da identificare singoli atomi in un campione. Misurando uno 25, 000esimo di pollice, il grano di grafite ricco di carbonio (rosso) ha rivelato un granello incorporato di materiale ricco di ossigeno (blu), due tipi di polvere di stelle che si pensava non potessero formarsi nella stessa eruzione di nova. Credito:Università dell'Arizona/Heather Roper
Un granello di polvere forgiato nell'agonia di una stella scomparsa da tempo è stato scoperto da un team di ricercatori guidati dall'Università dell'Arizona.
La scoperta mette in discussione alcune delle teorie attuali su come le stelle morenti seminano l'universo con materie prime per la formazione di pianeti e, in definitiva, le molecole precursori della vita.
Nascosto all'interno di un meteorite condritico raccolto in Antartide, il minuscolo granello rappresenta la vera polvere di stelle, molto probabilmente scagliato nello spazio da una stella che esplode prima che esistesse il nostro sole. Sebbene si creda che tali grani forniscano importanti materie prime che contribuiscono al mix da cui si sono formati il sole e i nostri pianeti, raramente sopravvivono al tumulto che accompagna la nascita di un sistema solare.
"Come vera polvere di stelle, tali grani presolari ci danno un'idea dei mattoni da cui si è formato il nostro sistema solare, " disse Pierre Haenecour, autore principale dell'articolo, la cui pubblicazione online anticipata è prevista su Astronomia della natura sito web il 29 aprile. "Ci forniscono anche un'istantanea diretta delle condizioni in una stella nel momento in cui si è formato questo grano."
Soprannominato LAP-149, il granello di polvere rappresenta l'unico assemblaggio conosciuto di grani di grafite e silicato che può essere ricondotto a un tipo specifico di esplosione stellare chiamato nova. Sorprendentemente, è sopravvissuto al viaggio attraverso lo spazio interstellare e ha viaggiato nella regione che sarebbe diventata il nostro sistema solare circa 4,5 miliardi di anni fa, forse prima, dove è stato incorporato in un meteorite primitivo.
Le novae sono sistemi stellari binari in cui un nucleo residuo di una stella, chiamato nana bianca, sta per scomparire dall'universo, mentre la sua compagna è una stella della sequenza principale di piccola massa o una gigante rossa. La nana bianca inizia quindi a sottrarre materiale al suo compagno gonfio. Una volta accumulato abbastanza nuovo materiale stellare, la nana bianca si riaccende in periodiche esplosioni abbastanza violente da forgiare nuovi elementi chimici dal combustibile stellare e vomitarli in profondità nello spazio, dove possono viaggiare verso nuovi sistemi stellari ed essere incorporati nelle loro materie prime.
Poiché poco dopo il Big Bang, quando l'universo consisteva di solo idrogeno, elio e tracce di litio, esplosioni stellari hanno contribuito all'arricchimento chimico del cosmo, con conseguente pletora di elementi che vediamo oggi.
Sfruttando le sofisticate strutture di microscopia ionica ed elettronica presso il Lunar and Planetary Laboratory dell'UA, un gruppo di ricerca guidato da Haenecour ha analizzato il grano di polvere di dimensioni microbiche fino al livello atomico. Il minuscolo messaggero dallo spazio si è rivelato essere veramente alieno, altamente arricchito in un isotopo di carbonio chiamato 13C.
L'autore principale dello studio, Pierre Haenecour, è raffigurato qui con uno dei microscopi elettronici ad altissima risoluzione utilizzati per ottenere informazioni chimiche e microstrutturali sul grano di polvere di stelle. Credito:Università dell'Arizona/Maria Schuchardt
"Le composizioni isotopiche del carbonio in qualsiasi cosa che abbiamo mai campionato e che provenga da qualsiasi pianeta o corpo nel nostro sistema solare varia tipicamente di un fattore dell'ordine di 50, " disse Haenecour, che si unirà al Laboratorio Lunare e Planetario come assistente professore in autunno. "Il 13C che abbiamo trovato in LAP-149 è arricchito di più di 50, 000 volte. Questi risultati forniscono ulteriori prove di laboratorio che sia i grani ricchi di carbonio che quelli ricchi di ossigeno delle novae hanno contribuito ai mattoni del nostro sistema solare».
Sebbene le loro stelle madri non esistano più, le composizioni isotopiche e chimiche e la microstruttura dei singoli grani di polvere stellare identificati nei meteoriti forniscono vincoli unici alla formazione della polvere e alle condizioni termodinamiche nei deflussi stellari, hanno scritto gli autori.
Un'analisi dettagliata ha rivelato segreti ancora più inaspettati:a differenza dei granelli di polvere simili che si pensava fossero stati forgiati nelle stelle morenti, LAP-149 è il primo grano noto costituito da grafite che contiene un'inclusione di silicato ricco di ossigeno.
"La nostra scoperta ci fornisce uno sguardo su un processo a cui non potremmo mai assistere sulla Terra, Haenecour ha aggiunto. "Ci parla di come i grani di polvere si formano e si muovono all'interno mentre vengono espulsi dalla nova. Ora sappiamo che i grani di polvere carboniosa e silicatica possono formarsi nella stessa nova ejecta, e vengono trasportati attraverso ammassi di polvere chimicamente distinti all'interno del materiale espulso, qualcosa che è stato previsto da modelli di novae ma mai trovato in un esemplare."
Sfortunatamente, LAP-149 non contiene abbastanza atomi per determinarne l'età esatta, quindi i ricercatori sperano di trovare simili, esemplari più grandi in futuro.
"Se un giorno potessimo datare questi oggetti, potremmo avere un'idea migliore di come appariva la nostra galassia nella nostra regione e cosa ha innescato la formazione del sistema solare, " ha detto Tom Zega, direttore scientifico del Kuiper Materials Imaging and Characterization Facility dell'UA e professore associato presso il Lunar and Planetary Laboratory e il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'UA. "Forse dobbiamo la nostra esistenza a una vicina esplosione di supernova, comprimendo nuvole di gas e polvere con la sua onda d'urto, accendere stelle e creare vivai stellari, simile a quello che vediamo nella famosa immagine di "Pilastri della creazione" di Hubble."
Il meteorite contenente il granello di polvere di stelle è uno dei meteoriti più incontaminati della collezione del Laboratorio Lunare e Planetario. Classificato come condrite carboniosa, si crede sia analogo al materiale su Bennu, l'asteroide bersaglio della missione OSIRIS-REx guidata da UA. Prendendo un campione di Bennu e riportandolo sulla Terra, il team della missione OSIRIS-REx spera di fornire agli scienziati materiale che ha visto poco, se del caso, alterazione dalla formazione del nostro sistema solare.
Fino ad allora, i ricercatori dipendono da reperti rari come LAP-149, che è sopravvissuto all'esplosione di una stella che esplode, catturato in una nuvola di gas e polvere che sarebbe diventata il nostro sistema solare e cotto in un asteroide prima di cadere sulla terra.
"È notevole se pensi a tutte le strade lungo la strada che avrebbero dovuto uccidere questo grano, " ha detto Zega.
