"Het totale aantal sterren in het heelal is groter dan alle zandkorrels op alle stranden van de planeet Aarde", zei Carl Sagan beroemd in zijn iconische tv-serie Kosmos. Maar wanneer twee van die korrels zijn gemaakt van een silicium-en-zuurstofverbinding genaamd silica, en ze zich diep verborgen verborgen in oude meteorieten gevonden uit Antarctica, kunnen ze heel goed zijn van een ster ... mogelijk zelfs degene wiens explosieve ineenstorting de vorming van het zonnestelsel zelf veroorzaakte.
Onderzoekers van de Washington University in St. Louis, met steun van het McDonnell Center for the Space Sciences, hebben de ontdekking aangekondigd van twee microscopisch kleine silicakorrels in primitieve meteorieten afkomstig uit twee verschillende bronnen. Deze ontdekking is verrassend omdat silica - een van de belangrijkste componenten van zand op aarde tegenwoordig - niet een van de mineralen is waarvan wordt gedacht dat ze zich hebben gevormd in de vroege circumstellaire schijf van materiaal van de zon.
In plaats daarvan werd gedacht dat de twee silicakorrels zijn gemaakt door een enkele supernova die het vroege zonnestelsel met zijn afgegoten materiaal bezaaid heeft en de uiteindelijke vorming van de planeten in beweging heeft gebracht.
Volgens een persbericht van de Washington University, "is het een beetje alsof je de geheimen van de familie leert die in de 19e eeuw in je huis woonden door stofdeeltjes te onderzoeken die ze in scheuren in de vloerplanken achterlieten."
Tot de jaren zestig geloofden de meeste wetenschappers dat het vroege zonnestelsel zo heet werd dat presolair materiaal niet had kunnen overleven. Maar in 1987 ontdekten wetenschappers van de Universiteit van Chicago minuscule diamanten in een primitieve meteoriet (die niet waren verwarmd en bewerkt). Sindsdien hebben ze in primitieve meteorieten korrels van meer dan tien andere mineralen gevonden.
De wetenschappers kunnen zien dat deze korrels afkomstig zijn van oude sterren omdat ze zeer ongebruikelijke isotopische handtekeningen hebben en verschillende sterren verschillende verhoudingen van isotopen produceren.
Maar het materiaal waaruit ons zonnestelsel was gemaakt, werd gemengd en gehomogeniseerd voordat de planeten zich vormden. Alle planeten en de zon hebben dus vrijwel dezelfde 'zonne'-isotopensamenstelling.
Meteorieten, waarvan de meeste stukjes asteroïde zijn, hebben ook de zonnesamenstelling, maar diep in de primitieve zitten gevangen zuivere monsters van sterren, en de isotopische samenstellingen van deze presolaire korrels kunnen aanwijzingen geven voor hun complexe nucleaire en convectieve processen.
Sommige modellen van stellaire evolutie voorspellen dat silica zou kunnen condenseren in de koelere buitenatmosferen van sterren, maar andere zeggen dat silicium volledig zou worden verbruikt door de vorming van magnesium- of ijzerrijke silicaten, waardoor er geen silicium zou ontstaan.
"We wisten niet welk model juist was en wat niet, omdat de modellen zoveel parameters hadden", zegt Pierre Haenecour, een afgestudeerde student Aard- en Planeetwetenschappen aan de Washington University en de eerste auteur van een paper dat in de uitgave van 1 mei van Astrophysical Journal Letters.
Onder leiding van natuurkundeprofessor dr. Christine Floss, die in 2009 enkele van de eerste silicakorrels in een meteoriet vond, onderzocht Haenecour plakjes van een primitieve meteoriet die uit Antarctica was teruggebracht en vond een enkele silicakorrel uit 138 presolaire korrels. Het graan dat hij vond was rijk aan zuurstof-18, wat de bron aanduidde als van een supernova met ineenstorting van de kern.
Haenecour en zijn team ontdekten dat samen met een ander met zuurstof-18 verrijkt silicakorrel geïdentificeerd in een andere meteoriet door afgestudeerde student Xuchao Zhao, om uit te zoeken hoe dergelijke silicakorrels zich zouden kunnen vormen in de instortende lagen van een stervende ster. Ze ontdekten dat ze de zuurstof-18-verrijking van de twee korrels konden reproduceren door het mengen van kleine hoeveelheden materiaal uit de zuurstofrijke binnenzones van een ster en de zuurstof-18-rijke helium / koolstofzone met grote hoeveelheden materiaal uit de buitenste waterstof envelop van de supernova.
Haenecour zei zelfs dat de menging die de samenstelling van de twee korrels produceerde zo vergelijkbaar was, dat de korrels mogelijk afkomstig waren van dezelfde supernova - mogelijk dezelfde die de ineenstorting veroorzaakte van de moleculaire wolk die ons zonnestelsel vormde.
"Het lijkt een beetje op het leren van de geheimen van de familie die in de 19e eeuw in je huis woonde door de stofdeeltjes te onderzoeken die ze achtergelaten hebben in scheuren in de vloerplanken."
Oude meteorieten, een paar microscopisch kleine korrels van stellair zand en een veel van labwerk ... het is een voorbeeld van kosmisch forensisch onderzoek op zijn best!
Bron: Washington University in St. Louis
