Bild https://www.hzdr.de Solsystemets bana ( i dag) genom det lokala interstellära
molnet. Molnets profil är bevarad som ett interstellärt fingeravtryck i
Antarktis is. Källa: B. Schröder/HZDR/ NASA/Goddard/Adler/U.Chicago/Wesleyan
Isotop Fe-600 bildas i insidan av massiva stjärnor och
kastas ut i rymden när de exploderar som supernova. Geologiska arkiv visar att vårt solsystem
träffats två gånger av Fe-60 från supernovor för miljontals år sedan. I
senare tid har det dock inte förekommit några närliggande stjärnexplosioner –
och därmed ingen direkt tillgång på Fe-60. När forskare för tjugo är sedan upptäckte Fe-60 i snö på den antarktiska ytan undrade de om dess ursprung.
"Vår teori var att det lokala interstellära
molnet vi befinner oss i innehåller Fe-60 och kan lagra det över långa tidsperioder. När
solsystemet rör sig genom molnet kan jorden ansamla detta. Men vi
kunde inte bevisa detta då," förklarar Dr. Dominik Koll från Institute of
Ion Beam Physics and Materials Research vid The Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).
Under senaste år analyserade teamet under ledning av Koll och professor Anton Wallner ytterligare prover, inklusive upp till 30 000 år gamla djuphavssediment. Fe-60 hittades också i dessa sediment. De nya antarktiska isproverna är 40 000 till 80 000 år gamla. Deras analys gör det nu tydlig det lokala interstellära molnet är den troliga källan. "Detta betyder att molnen runt solsystemet är kopplade till en spernovaexplosion. För första gången ger detta oss möjlighet att undersöka ursprunget till dessa moln," beskriver Koll.
Vårt solsystem gick in i det lokala interstellära
molnet för flera tiotusentals år sedan och kommer att lämna det igen om några
tusen år. För närvarande är vi beläget nära dess kant.
För sin studie analyserade forskarna en iskärna från
perioden kring den misstänkta inträdet i molnet. Alfred Wegener-institutets
Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) tillhandahöll ett prov
från det europeiska isborrningsprojektet EPICA. Att jämföra Fe-60-innehållet
med tidigare djuphavs- och snöprover visade att mellan 40 000 och 80 000 år
sedan nådde mindre Fe-60 jorden än idag. "Detta
tyder på att vi tidigare befann oss i ett läge i universum med lägre Fe-60-innehåll eller att molnet självt uppvisar starka densitetsvariationer," förklarar
Koll.
Fe-60-signalen förändras alltså under bara några
tiotusentals år vilket är snabbt på kosmisk tidsskala. Med denna
insikt kunde forskarna utesluta alternativa förklaringar till källan till Fe-60-inflödet, såsom den gradvisa avtagandet av miljon år gamla
stjärnexplosioner.
För mätningarna transporterade teamet omkring 300
kilo is från AWI i Bremerhaven till Dresden, där det kemiskt bearbetades en
långdragen process som slutligen bara lämnade kvar några hundra milligram damm. Steg
för steg isolerade de Fe-60 och var mycket försiktiga i att undvika förluster i
varje steg.
Vid DREsden Accelerator Mass Spectrometry (DREAMS)
laboratoriet vid HZDR kontrollerade de provet efter kemisk förberedelse
med två andra radioisotoper: beryllium-10 och Al-26. De förväntade
koncentrationerna av dessa isotoper i isen är välkända. Varje förlust av Fe-60 skulle också ha åtföljts av en minskning av dessa isotopers mängd. Teamet kunde dock utesluta detta.
För den slutliga mätningen använde teamet Heavy Ion
Accelerator Facility (HIAF) vid Australian National University. Den enda anläggningen i världen som kan upptäcka så små mängder Fe-60. Med
hjälp av elektriska och magnetiska filter separerade de oönskade atomer efter
deras massa tills endast ett fåtal Fe-60 återstod av initialt 10
biljoner atomer.
"Det är som att leta efter en nål i 50 000
fotbollsarenor fyllda till taket med hö. HIAF hittar nålen på en
timme," förklarar Annabel Rolofs från universitetet i Bonn.
"Genom många års samarbete med internationella
kollegor har vi utvecklat en extremt känslig metod som nu gör det möjligt för
oss att upptäcka tydliga tecken på kosmiska explosioner som inträffade för
miljontals år sedan i geologiska arkiv idag," sammanfattar Wallner.
Teamet planerar redan ytterligare mätningar. Målet
är att analysera en ännu äldre iskärna som dateras till innan solsystemet gick
in i det lokala interstellära molnet. AWI är en nyckelpartner i projektet
Beyond EPICA – Oldest Ice, som syftar till att återvinna iskärnor av denna
ålder.
Studien är gjord av D. Koll, A. Rolofs, F. Adolphi, S. Fichter, M. Hoerhold, J. Lachner, S. Pavetich, G. Rugel, S. Tims, F. Wilhelms, S. Zwickel, A. Wallner. Publicerad som Local Interstellar Cloud Structure Imprinted in Antarctic Ice by Supernova 60Fe, i Physical Review Letters,
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar