Однажды нейтронная звезда уже лишила Солнечную систему одной крупной планеты

С таким сенсационным ретросценарием выступает исследователь из США с русской фамилией

19 ноября 2013 в 13:49, просмотров: 6332

Новая гипотеза предполагает, что образование землеподобных планет Солнечной системы и наблюдаемые в ней изотопные аномалии — следствие лобового столкновении нейтронной звезды с одной из планет или другим крупным телом системы.

Однажды нейтронная звезда уже лишила Солнечную систему одной крупной планеты
Столкновение нейтронной звезды с планетой-гигантом, вид сзади. (Иллюстрация: AnDyGaM3R.)

Такой мегамощный удар мог лишить Солнечную гигантской планеты и взамен подарить ей несколько мелких, обогащённых тяжёлыми элементами, на одной из которых мы и живём. Вот такая теория представлена В. И. Павловым из Университета Лилль-I (Франция) и Е. П. Тито, представляющим Научно-консультативную группу в Пасадене (США).

Павлов и Тито считают теорию близких взрывов сверхновых не слишком убедительной, и вот почему. Во-первых, на метеоритных телах нашей системы, согласно современным данным, к моменту их формирования были такие короткоживущие изотопы, как 26Al, 41Ca, 53Mn и 60Fe. Обогащение ими можно объяснить только в случае взрыва сверхновой одновременно или за очень короткое время до появления Солнца. Однако, замечают авторы работы, до сих пор ни одно моделирование обогащения всеми этими изотопами не показало той концентрации, которая следует из ныне обнаруживаемых следов изотопов в реальных метеоритах. В одних моделях алюминия-26 получают больше, чем нужно, но зато «не хватает» кальция-41, в других — наоборот, и так далее.

Более того, углистые хондриты типа Ивуна (он же тип CI) несут в себе следы как минимум пяти минералогически различных фаз с включениями аномальных изотопов марганца и кальция, что уже привело других исследователей к выводу об их разном происхождении от множества отдельных источников звёздной природы.

Ближе всего к реальному положению дел с наблюдаемыми в системе изотопами могла привести сверхновая на базе звезды, которая в 25 раз массивнее Солнца, вспыхнувшая на удалении не дальше 0,2 парсека (0,65 светового года) от зародыша нашей системы. Вместе с тем, по существующим взглядам, вспышка сверхновой в 0,65 светового года и ближе должна вызвать рассеивание протозвёздного облака, чего, судя по Солнцу в нашем небе, не случилось.

Если бы само облако, из которого возникла Солнечная система, было близко к яркой массивной звезде, вспыхнувшей позже, то ультрафиолет просто не дал бы ему достичь нужной плотности. Единственным вариантом в таком случае остаётся возникновение облака вдали от будущей сверхновой с последующей миграцией к ней. Вот только сценарий этот маловероятен, так как слишком уж многое должно совпасть. Мигрируй облако чуть позже — и изотопных аномалий не было бы, а случись это чуть раньше — не было бы самой Солнечной.

Теория сверхновой плохо объясняет и наличие в системе бериллия-10 и лития-7 в Ca-Al-включениях метеоритов из углистых хондритов. Бериллий-10 вообще не образуется в звёздах, а литий-7 происходит от бериллия-7, короткоживущего изотопа с периодом полураспада в 53 дня. Это, по мнению учёных, означает, что оба изотопа возникли уже внутри нашей системы, но что их породило? Пока ни одной модели ядерных процессов, возможных в ранней Солнечной системе, не удалось непротиворечиво объяснить реальные концентрации этих изотопов.

Учёные замечают, что p-процесс, порождающий изотопы с чрезмерным количеством протонов в ядре, тоже не может быть объяснён близким взрывом одной сверхновой, и даже со множественными взрывами есть проблема: ни одна модель таких событий не дала той концентрации продуктов p-процесса термоядерного синтеза, которая реально наблюдается в нашей системе.

Павлов и Тито полагают, что некогда, ещё до завершения образования системы, компактная нейтронная звезда столкнулась либо с гигантской планетой (коричневым карликом), либо с краем самого Солнца. Этот объект тяжелее Солнца, но по размеру не превышающий крупный город, подвергся сильнейшей декомпрессии, чудовищно энергичному воздействию, которое привело к растрескиванию коры нейтронной звезды и потере ею части своего вещества. Его капли «разбрызгало» по системе, создав в ней экстремальную среду, насыщенную свободными нейтронами и протонами, что и привело к расщеплению гиперядер и r-, s- и p-процессам, которые породили все странности с упомянутыми изотопами, включая совсем уж необъяснимый бериллий-10.

Авторы оценивают коллизию как «уникальную и экстраординарную». По их расчётам, вероятность столкновения нейтронной звезды (НЗ) с другой звездой такова, что со средней НЗ нечто подобное может случиться лишь через квинтиллион лет. Поскольку в Галактике, по оценкам, порядка 100 млн таких звёзд, то в теории за всё время существовании Млечного Пути подобное столкновение могло произойти один раз.

Из новой теории Тито и Павлова следует, что экзопланеты земных размеров в других системах, лишенные «живительного» столкновения с нейтронной звездой, скорее всего, будут иметь несколько иной изотопный и химический состав (особенно по тяжёлым элементам), нежели сама Земля. Учёные надеются, что будущие наблюдения позволят уточнить, до какой степени такие различия существуют, и тем самым подтвердить или опровергнуть правоту теории катастрофического столкновения нейтронной звезды с ныне исчезнувшей гигантской планетой Солнечной системы.

Истоники: arxiv.org и сomputerra.ru.



Партнеры