Er zijn verschillende theorieën over hoe ons zonnestelsel gevormd zou kunnen zijn. Maar op dit moment zijn wetenschappers nog niet tot een algemene overeenstemming gekomen en tot een model dat alle kenmerken en eigenaardigheden die ermee verbonden zijn, zou kunnen verklaren. Aan de verzameling van dergelijke theorieën kan het nieuwste werk worden toegevoegd van onderzoekers van de Universiteit van Chicago, die beweren dat hun model in staat is om zeer ongebruikelijke aspecten te verklaren die verband houden met de vroege geschiedenis van ons systeem.
Volgens een gangbare theorie is ons zonnestelsel enkele miljarden jaren geleden gevormd als gevolg van een supernova-explosie, waarvan de effecten enkele processen in gang hebben gezet in de gas- en stofnevel, waaruit later onze zon is verschenen.
Volgens het nieuwe voorgestelde model begon het allemaal dankzij de explosie van een Wolf-Rayet-ster, die 40-50 keer groter was dan onze huidige zon. De sterren van deze klasse worden als een van de heetste beschouwd. Bovendien wordt aangenomen dat sterren van deze klasse enorme hoeveelheden chemische elementen produceren die door sterke sterrenwinden van hun oppervlak worden geworpen. Terwijl de Wolf-Rayet-ster zijn massa verliest, "karnen" de sterrenwind de chemische elementen eromheen en vormt uiteindelijk een dichte bel.
Een computermodel laat zien hoe sterrenwinden massa van het oppervlak van een reuzenster dragen en er gedurende miljoenen jaren omheen bellen.
"Het omhulsel van zo'n luchtbel en het stof en gas dat zich daaronder ophoopt, is een ideale omgeving voor de productie van nieuwe sterren", zegt co-auteur Nicholas Doffas, professor in de afdeling Geofysische Wetenschappen aan de Universiteit van Chicago.
Onderzoekers zijn van mening dat ongeveer één tot zestien procent van alle zonachtige sterren in dergelijke "stellaire kraamkamers" had kunnen verschijnen.
Het nieuwe model van de vorming van het zonnestelsel is heel anders dan de hypothese waarin de voorloper van onze zon wordt beschouwd als een supernova-explosie. Toch is het in staat om een duister aspect te verklaren dat andere theorieën niet kunnen verklaren. Het aspect is behoorlijk significant, omdat het ons jonge systeem aanzienlijk onderscheidde van de rest van onze melkweg. We hebben het in het bijzonder over het ongebruikelijke aandeel van enkele isotopen dat in zijn vroege tijden in ons systeem beschikbaar was: de isotoop van aluminium-26, die veel meer was dan overal elders (meteorieten die overbleven uit de dagen van het jonge zonnestelsel vertelden ons over zijn aanwezigheid), en ook de isotoop van ijzer-60, waarvan er veel minder was, zoals blijkt uit de resultaten van eerdere studies in 2015.
Dit leidde tot enkele vragen bij wetenschappers, omdat supernovae dezelfde hoeveelheid van beide isotopen produceren.
Promotie video:
"We vroegen ons af: waarom is er een verschil in het volume van deze isotopen in ons zonnestelsel, als de supernova ze dezelfde hoeveelheid zou moeten leveren?" - deelde Vikram Dwarkadas, een andere co-auteur van de studie en assistent-professor van de afdeling Astronomie en Astrofysica aan de Universiteit van Chicago.
Zo kwamen de onderzoekers uiteindelijk bij de Wolf-Rayet-sterren, die veel van de isotoop aluminium-26 produceren, maar niet ijzer-60.
“We nemen aan dat de aluminium-26-isotoop geproduceerd door de Wolf-Rayet-ster naar de buitenranden van de bel werd uitgeworpen op stofdeeltjes die zich rond de ster hadden opgehoopt. Deze deeltjes kregen voldoende vaart en werden door de schaal geworpen, maar de meeste braken tegen de schaal, waardoor de aluminiumisotoop erin werd afgesloten”, zegt Dwarkadas.
Uiteindelijk stortte onder invloed van de zwaartekracht van de ster een deel van de schaal in elkaar, wat het proces van het begin van de vorming van ons zonnestelsel op gang bracht.
Een deel van een model dat laat zien hoe bellen zich gedurende miljoenen jaren rond massieve sterren ontwikkelen (kijk met de klok mee vanaf de linkerbovenhoek van de afbeelding). Wat betreft het lot van de Wolf-Rayet-ster zelf, het blijft een mysterie voor onderzoekers. Het is zeer waarschijnlijk dat haar leven eindigde als gevolg van een supernova-explosie of directe instorting in een zwart gat. Maar in beide gevallen zou het gaan om de productie van een kleine hoeveelheid van de isotoop ijzer-60.
Nikolay Khizhnyak
