Egy Kis Bumm szülte a Naprendszert

A tudósok évtizedek óta gyanítják, hogy a Naprendszer egy szupernóva lökéshulláma nyomán alakult ki, ami egy sűrű, poros gázfelhő összeomlásához vezetett, létrehozva a Napot és a bolygókat.

A fenti formálódási folyamatot azonban csak egy egyszerűsített feltevés alapján modellezték, mely szerint a heves események során a hőmérséklet végig állandó maradt, erre pedig valljuk be, nem sok esély van. Éppen ezért az ősrobbanáshoz, ahogy az angolban nevezik, a Nagy Bummhoz hasonló kicsiben lezajló Kis Bumm - bár létjogosultságára akadtak bizonyítékok - csak elméleti síkon maradt, folyamatos viták által övezve közel 40 éve.

Ezen vita végére tett végre pontot a Carnegie Intézet Földi Mágnesesség Osztályának az Astrophysical Journal október 20-án megjelenő számában publikálandó munkája. Az asztrofizikusokból álló csoport első ízben bizonyította, hogy egy szupernóva robbanás a vele járó gyors felmelegedés és lehűlés körülményei között is beindíthatta a Naprendszer kialakulását.

"A meteoritokból származó kémiai bizonyítékok szerint egy szupernóva indította el naprendszerünk kialakulását" - utalt a korábbi bizonyítékokra Alan Boss, a tanulmány szerzője. Az 1970-es években közvetve rövid életű radioaktív izotópok - az elemek ugyanazon számú protonokkal, különböző számú neutronokkal rendelkező változatai - bomlástermékeit találtak nagyon régi meteoritokban, ami azt jelentette, hogy a bomlásból származó elemeket szülő rövid életű radioizotópoknak legfeljebb egy millió évvel a meteoritok létrejötte előtt kellett keletkezniük. "Az egyik ilyen szülő izotóp, a vas-60 csak nagy tömegű, vagy elég idős csillagok nukleáris kohóiban jöhetett létre jelentős mennyiségben" - magyarázta Boss. "A vas-60 nikkel-60-ná bomlik, és ezt a nikkel-60-at találtuk meg a primitív meteoritokban. Ebből már tudjuk, hogy hol és mikor készült a szülő izotóp, azt azonban még nem, hogy hogyan került oda."

Boss korábbi modelljei arról tanúskodtak, hogy az izotópok leülepedhettek egy preszoláris, azaz a Naprendszer keletkezése előtti felhőbe, amennyiben a szupernóva robbanás lökéshulláma lelassult 15-40 km/s-ra, és a hullám, valamint a felhő hőmérséklete konstans 10 kelvin volt. "Ezek a modellek azonban nem működtek, ha az anyagot nyomással hevítettük és sugárzással hűtöttük, súlyos kételyeket hagyva azzal kapcsolatban, hogy a Naprendszer kialakulása valóban egy szupernóvával indult volna 4 milliárd évvel ezelőtt" - mutatott rá az elmélet gyenge pontjára Harri Vanhala, a Harvard-Smithsoniain Asztrofizikai Központ kutatója.

A lökéshullámokat kezelő úgynevezett adaptív hálófinomítási hidrodinamikai kód, a FLASH2.5, valamint egy javított hűlési törvény alkalmazásával a Carnegie kutatói több különböző szituációt is megvizsgáltak. Az összes modellben a lökéshullám nekiütközött egy, a Nap tömegével megegyező preszoláris felhőnek, ami port, vizet, szénmonoxidot és molekuláris hidrogént tömörített, elérve az 1000 kelvines hőmérsékletet. A lehűlés hiányában a felhő nem omlott volna össze, azonban az új hűlési törvény figyelembevételével 100 000 év elteltével a preszoláris felhő ezerszer sűrűbb lett, mint előtte. Ezután a lökéshullám hője gyors csökkenést mutatott, egyetlen vékony rétegben testesülve meg, aminek hőmérséklete megközelítőleg 1000 kelvin volt. 160 000 év múltán a felhő közepe összeomlott, amivel egymilliószor sűrűbbé vált, létrehozva a protonapot, amibe belekeveredtek a lökéshullám izotópjai.


A kép a naptömegű felhő egyik felének keresztmetszeti képe, aminek nekicsapódik a szupernóva lökéshulláma. A színek erőssége a sűrűség növekedését jelzik, a fekete kontúr pedig azt az anyagot vázolja fel, ami eredetileg a lökéshullámból származik.
"Ez az első eset, hogy egy részletes modell, ami szerint egy szupernóva idézte elő a Naprendszer kialakulását, működőképesnek mutatkozzon. Az ördög a részletekben lakozott. Eddig a tanulmányig a tudósok nem tudtak kidolgozni egy következetes forgatókönyvet, ahol az összeomlás ugyanakkor kezdődött, amikor a szupernóvából újonnan létrejött izotópok beinjektálódtak magába az összeomló felhőbe" - foglalta össze Boss. "Egy Kis Bummal indultunk 9 milliárd évvel a Nagy Bumm után."