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深海探秘!用放射性同位素解开超新星爆炸之谜

放射性同位素 超新星
发布:2021-04-02 16:16:36     来源:腾讯网

百万余岁超新星的踪迹在地球的深海中被发现——星际爆炸的遗迹或在33000年前到过地球。

研究人员从印度洋深处的沉积样本中发现了放射性铁同位素,这种同位素通常在超新星喷发物中被找到,因此判断这应该是一块超新星遗骸,太阳系在穿过爆炸遗骸时引力捕获了它。

当一颗恒星的生命即将终结时,它会耗尽所有的燃料,并且由于自身的重力而坍缩。巨大的星球将很快发生极大的蜕变,使它最终发生一场光芒四射、能量巨大的爆炸,形成我们所熟知的超新星。整个宇宙每时每刻都有超新星形成,恒星终结时爆炸所喷射出的物质像一团火焰,遍及全宇宙。

最近,一个来自澳大利亚国立大学的天文学家团队发现了地球上超新星爆发的残骸影迹,在33000年前它们造访地球之后,就一直被埋藏在印度洋的深海海底。

当一颗恒星如烈火燃烧般爆炸而终时,超新星中的物质就会迸射到太空中。恒星是宇宙中各种化学元素的主要来源。几乎所有我们所知的元素都是在恒星的诞生或死亡的一刻创造的。恒星内核中,氢和氦发生核聚变,为恒星提供燃料;而后,它们在自己的生命周期中以被称为“核燃烧”的过程创造更重的元素。

当一颗恒星爆炸时,它所有的物质都会喷射到太空中。这一激变形成了星际物质,即一个指定星系里两恒星的间隔中所发现的物质。这些物质中的一部分可能会旅行到我们的太阳系,而且太阳系本身也经常穿过一些星际物质团。当它通过时,某些相同的物质可能来到地球轨道上,在行星地质学记录上留下一笔。

在这项新研究中,研究人员从五个印度洋深海收集到的沉积岩样本中找到了铁的放射性同位素踪迹。铁的同位素就是Fe-60,在一场超新星爆炸中,它会被恒星创造出来,然后喷射到星际物质中。铁的同位素只在宇宙射线中被发现过,而不是在地球上自然形成的。

天文学家们说,它们在沉积物中出现,表明它们很可能在超新星大爆炸后来过地球。

据研究,在过去的33000年中,铁元素以3.5个原子每平方厘米每年的比率淀积在地球上。在这么长的时间里,其淀积率如此之低,说明超新星是通过星际物质传播铁的同位素的。研究表明,放射性铁元素的根源可能来自一个能传播星际尘埃的百万余岁的超新星,时至今日,这些星际尘埃可能仍漂浮在太空中。

铁元素最有可能来源于本星际云(LIC),研究中提到LIC是像银河系这样的星际云,延伸长度约30光年,我们的太阳系也正穿过它运动着,已经持续数千年了。事实上,太阳系仍在LIC的中间。

LIC仍然含有远古超新星爆发的残留物,当我们的太阳系沿着巨大的星际泡运动时,这些物质就会向地球走来。

天文学家声称,为了建立一个更精确的时间轴,使我们了解这些同位素是何时到达地球的,以及它们是否从LIC淀积到地球上,我们还需要更多的观测。

摘要:集合在大质量恒星中的核素通过星际风和超新星爆炸喷射到太空中。太阳系(SS)穿梭于星际物质间,收集到了这些核合成产品,其中之一就是铁-60,一种半衰期为260万年的放射性核素。大质量恒星持续产生铁-60,并在超新星爆炸时将它们抛射出来。地球之外的铁-60在地球上被发现,表明最近的一次超新星爆发发生于2-3或6百万年前。这里我们就探测过去33000年内铁-60在星际间的持续流动作报告。

与此同时,我们的太阳系恰好穿过了星际云,相比于数百万年前嵌入太阳系中的局部平均星际物质,这些星际云显然有更高的粒子密度。星际铁-60从五个深海沉积物样本中被提取出来,用加速器质谱仪来分析单原子计数。只有19个原子被探测到,这证明了星际铁-60的连续性和低流动性。在33000年间,被测铁-60的时间轮廓含有约±9000年的时间分辨率,而且似乎看不出地球通过星际云时星际物质密度的任何大变动,这可能预示着本星系代表一个孤立的超新星抛射物遗迹,抛射物用两到三百万年的时间穿过地球。被证实的铁-60流动或许是一个信号——一些百万余岁的超新星带着含有铁-60的星际尘埃,这些尘埃仍然弥漫在星际物质中。

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