В космосе существуют облака, состоящие из газа и пыли, выброшенных звёздами. Наша Солнечная система образовалась 4,6 миллиарда лет назад из такого молекулярного облака. Большинство пылевых частиц были уничтожены во время формирования Солнечной системы, однако небольшое количество сохранилось в примитивных метеоритах. Эти частицы называются досолнечными зёрнами, поскольку они старше Солнечной системы.
На снимке, полученном с помощью сканирующего электронного микроскопа, изображено одно из таких зерен — карбид кремния (SiC), извлечённое из метеорита «Мерчисон» (Murchison meteorite), упавшего в Австралии в 1969 году. Масштабная линейка на изображении — 1 микрон (одна миллионная метра).
Источник: Sachiko Amari
Исследователи изучили физические свойства зерна, чтобы определить его происхождение. Углерод имеет два стабильных изотопа, ¹²C и ¹³C, соотношение между которыми почти не меняется в результате процессов, происходящих в Солнечной системе. Однако нуклеосинтетические процессы в звёздах приводят к тому, что отношения ¹²C/¹³C варьируются от 1 до более чем 200 000.
Если бы это зерно возникло в пределах Солнечной системы, то его отношение ¹²C/¹³C было бы 89. Однако отношение ¹²C/¹³C данного зерна составляет около 55,1, что свидетельствует о его звёздном происхождении. Вместе с другой информацией о зерне, это отношение указывает на то, что оно образовалось в типе звезды, называемом асимптотической звездой ветви гигантов, которая находилась в конце своего жизненного цикла и обильно производила и выбрасывала пыль в космос более 4,6 миллиарда лет назад.
Учёные обнаружили и другие типы досолнечных зёрен в метеоритах, включая алмаз, графит, оксиды и силикаты. Досолнечные зёрна, подобные изображенному на иллюстрации, помогают исследователям понять нуклеосинтез в звёздах, смешивание различных слоёв в звёздах и звёздных выбросах, а также то, как со временем в галактике меняется содержание элементов и их изотопов.
Это открытие имеет большое значение для понимания эволюции звёзд и формирования Солнечной системы, а также для изучения истории нашей галактики.