Il concept di questo artista disponibile dalla NASA illustra un sistema stellare che è una versione molto più giovane del nostro. Dischi polverosi, come quello mostrato qui che gira intorno alla stella, si pensa che siano il terreno fertile per i pianeti, compresi quelli rocciosi come la Terra. Credito:NASA/JPL-Caltech
Un team internazionale di astronomi, tra cui Stella Offner dell'Università del Texas ad Austin, ha proposto un nuovo metodo per la formazione dell'alluminio-26 nei sistemi stellari che stanno formando pianeti. Poiché si pensa che il suo decadimento radioattivo fornisca una fonte di calore per i mattoni dei pianeti, chiamati planetesimi, è importante per gli astronomi sapere da dove viene l'alluminio-26. La loro ricerca è pubblicata nell'attuale numero di Il Giornale Astrofisico .
"Atomi come l'alluminio e il suo isotopo radioattivo alluminio-26 ci consentono di eseguire l'archeologia del sistema solare, '" ha detto Offner. "È eccitante che l'abbondanza di diversi atomi oggi possa fornire indizi sulla formazione del nostro sistema solare miliardi di anni fa".
Dalla sua scoperta nel meteorite Allende nel 1976, gli astronomi hanno discusso sull'origine della notevole quantità di alluminio-26 nel nostro primo sistema solare. Alcuni hanno suggerito che sia stato soffiato qui dalle esplosioni di supernova e dai venti di stelle massicce. Però, questi scenari richiedono una buona dose di possibilità:il nostro sole e i nostri pianeti dovrebbero formarsi esattamente alla giusta distanza da stelle massicce, che sono piuttosto rari.
Il team di Offner ha proposto una spiegazione che non richiede una fonte esterna. Propongono che l'alluminio-26 si sia formato vicino al giovane sole nella parte interna del suo disco di formazione dei pianeti circostante. Mentre il materiale cadeva dal bordo interno del disco sul sole, ha creato onde d'urto che hanno prodotto protoni ad alta energia noti come raggi cosmici.
Lasciando il sole quasi alla velocità della luce, i raggi cosmici si scontrarono con il disco circostante, collisione con gli isotopi alluminio-27 e silicio-28, trasformandoli in alluminio-26.
A causa della sua brevissima emivita di circa 770, 000 anni, l'alluminio-26 deve essersi formato o mescolato nel disco di formazione dei pianeti che circonda il giovane sole poco prima della condensazione della prima materia solida nel nostro sistema solare. Svolge un ruolo importante nella formazione di pianeti come la Terra, poiché può fornire abbastanza calore attraverso il decadimento radioattivo per produrre corpi planetari con interni stratificati (come il nucleo solido della Terra sormontato da un mantello roccioso e sopra quello, una crosta sottile). Il decadimento radioattivo dell'alluminio-26 aiuta anche a seccare i primi planetesimi per produrre poveri d'acqua, pianeti rocciosi.
Questo schema del meccanismo proposto mostra una vista in sezione di una giovane stella e il disco di gas che la circonda, in cui possono formarsi i pianeti. Il pacchetto di gas modellato dal team di Offner è raffigurato come un grappolo di punti rossi. Il "disco interno" è la regione dalla stella alla distanza della Terra dal Sole (1 unità astronomica, o circa 93 milioni di miglia). Una parte del gas in uscita arricchito può cadere sul disco dove l'irradiazione dei raggi cosmici è debole. Le regioni I e II denotano diverse regioni del trasporto dei raggi cosmici. Credito:Brandt Gaches et al./Univ. di Colonia
L'alluminio-26 sembra avere un rapporto abbastanza costante con l'isotopo dell'alluminio-27 nei corpi più antichi del nostro sistema solare, le comete e gli asteroidi. Dalla scoperta dell'alluminio-26 nei meteoriti (che sono frammenti di asteroidi), una quantità significativa di sforzi è stata diretta verso la ricerca di una spiegazione plausibile sia per la sua introduzione nel nostro primo sistema solare sia per il rapporto fisso tra alluminio-26 e alluminio-27.
Il team di Offner ha concentrato i propri studi su un periodo di transizione durante la formazione del sole:quando il gas che circonda la giovane stella si esaurisce e la quantità di gas che cade sul sole diminuisce significativamente. Quasi tutte le giovani stelle subiscono questa transizione durante le ultime decine o centinaia di migliaia di anni di formazione.
Mentre il nostro sole si stava formando, il gas in caduta ha seguito le linee del campo magnetico fino alla sua superficie. Questo ha prodotto una violenta onda d'urto, lo "shock di accrescimento, " che ha accelerato i raggi cosmici. Questi raggi cosmici fluivano verso l'esterno fino a quando non hanno colpito il gas nel disco di formazione del pianeta e hanno causato reazioni chimiche. Gli scienziati hanno calcolato diversi modelli per questo processo.
"Abbiamo scoperto che bassi tassi di accrescimento sono in grado di produrre quantità di alluminio-26, e il rapporto tra alluminio-26 e alluminio-27 presente nel sistema solare, ", ha detto l'autore principale del giornale, Brandt Gaches dell'Università tedesca di Colonia.
Il meccanismo proposto è generalmente valido per un'ampia gamma di stelle di piccola massa, comprese le stelle simili al sole. È in questi sistemi che gli astronomi hanno scoperto la maggior parte degli esopianeti oggi conosciuti.
"I raggi cosmici che sono stati accelerati dall'accrescimento sulla formazione di giovani stelle possono fornire un percorso generale per l'arricchimento dell'alluminio-26 in molti sistemi planetari, " ha concluso Gaches, "ed è una delle grandi domande se il meccanismo proposto di accelerazione attraverso le onde d'urto verrà osservato nella formazione delle stelle".
