富含碳的星尘颗粒揭示了天文学的奥秘

从原始陨石中提取的微米级超新星碳化硅SiC，星尘颗粒（右下）的电子显微镜图像。这种谷物起源于46亿年前的II型超新星的灰烬中，在这里以哈勃太空望远镜拍摄的蟹状星云的影像为代表，该影像是1054年超新星爆炸的残余。对这种微小尘埃颗粒的实验室分析提供了有关这些大规模恒星爆炸的独特信息。（1μ m是一米的百万分之一。）图片学分：NASA和Larry Nittler。

灰尘无处不在-不仅在您的阁楼或床下，而且在外太空。对于天文学家来说，尘埃可能会通过阻挡遥远恒星的光线而变得令人讨厌，或者它可能是研究我们的宇宙，星系和太阳系历史的工具。

例如，天文学家一直试图解释为什么一些最近发现的遥远但年轻的星系包含大量尘埃。这些观察结果表明，II型超新星爆炸产生的恒星尘埃数量是太阳的十倍以上，但产生的尘埃量却很大，但它们的产生方式和时间尚不十分清楚。

卡内基宇宙化学家团队的一项新工作由《科学进展》发表，报告分析了从陨石中提取的富碳尘埃颗粒，这些尘埃颗粒表明，这些碳粒是在祖先恒星爆炸两年后从一个或多个II型超新星的流出物中形成的。然后将这些尘埃吹入太空，最终整合到新的恒星系统中，在这种情况下，包括我们自己的恒星系统。

由博士后研究员Nan Nan以及卡内基地磁学系的Larry Nittler，Conel Alexander和Wangjianhua领导的研究人员得出的结论不是通过望远镜研究超新星。相反，他们分析了超过46亿年前在超新星中形成的微观碳化硅，SiC和尘埃颗粒，这些尘埃颗粒被困在陨石中，因为我们的太阳系是由银河系前几代恒星的灰烬形成的。

几十年来，已知一些陨石包含太阳系原始构造的记录，包括在前几代恒星中形成的星尘颗粒。

Nittler解释说：“由于这些太阳前颗粒实际上是星尘，可以在实验室中进行详细研究，因此它们是一系列天体物理过程的绝佳探测器。”

在这项研究中，研究小组着手研究稀有太阳前碳化硅晶粒中具有相同质子数量但中子数量不同的元素的同位素变迁，从而研究了超新星尘埃形成的时间。超新星。

某些同位素使科学家能够确定宇宙事件的时间范围，因为它们具有放射性。在这些情况下，同位素中存在的中子数量使其不稳定。为了获得稳定性，它以改变质子和中子数量的方式释放高能粒子，从而将其转变为不同的元素。

卡内基团队将重点放在稀有的钛同位素钛49上，因为这种同位素是钒49放射性衰变的产物，钒在超新星爆炸期间产生并转变为钛49，半衰期为330天。因此，将多少49钛金属掺入超新星尘埃颗粒取决于爆炸后何时形成。

研究小组使用最先进的质谱仪测量超新星SiC晶粒中的钛同位素，其精度要比以前的研究要好得多，他们发现这些晶粒必须在其巨大的母恒星形成至少两年后形成爆炸了。

由于太阳前超新星石墨颗粒在许多方面与SiC颗粒在同位素上相似，因此研究小组还认为，与最近的一些理论计算相一致，延迟的形成时间通常适用于富含碳的超新星尘埃。

“主要的尘埃形成过程可以持续数年，随着时间的推移，尘埃会慢慢积累，这与天文学家对恒星爆炸地点周围尘埃数量的观察结果相吻合，”刘补充说。“随着我们对尘埃来源的了解越来越多，我们可以获得关于宇宙历史以及其中各种恒星物体如何演化的更多知识。”

出版物：刘楠等人，“ II型超新星中晚期碳化硅的形成”，《科学进展》，2018年1月17日：卷4，没有1，eaao1054; DOI：10.1126 / sciadv.aao1054