Antarktički led otkriva tragove drevnih supernova — gvožđe‑60 obeležava prolazak Sunčevog sistema kroz međuzvezdani oblak

Zemlja neprimetno prikuplja čestice nastale u dalekim zvezdanim eksplozijama. Nova studija međunarodnog tima predvođenog Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf (HZDR) otkriva tragove gvožđa‑60 u antarktičkom ledu starom 40.000–80.000 godina, što ukazuje da Lokalni međuzvezdani oblak sadrži ostatke drevne supernove koje Sunčev sistem trenutno prolazi.

Researchers analyzed an ice core from the period around the suspected entry into the cloud. (CREDIT: L. Brucker/Goddard Space Flight Center; Public domain/Wikimedia Commons)

Glavni nalazi

Ispitivanje IVICA EPICA ledenog uzorka sa stanice Kohnen pokazalo je prisustvo gvožđa‑60. Stopa taloženja u tom periodu iznosi oko 0,22 atoma/cm2/god, znatno niže u odnosu na nedavni antarktički sneg (1,2 atoma/cm2/god) i sedimente Indijskog okeana iz poslednjih ~33.000 godina (3,5 atoma/cm2/god). Ova promena sugeriše da je proto‑sistem kroz koji prolazimo prostorno strukturiran i da se koncentracija supernova materijala menja s vremenom.

Measured atomic Fe60/Mn53 ratios for Antarctic ice (this work), Antarctic snow, and meteorites. (CREDIT: Physical Review Letters)

Metodologija i provera kvaliteta

Tim je analizirao ~295 kg leda iz kojeg je nakon otapanja i hemijske obrade ostalo svega nekoliko stotina miligrama prašine. U Dresdenu su proverili očuvanje signala koristeći berilijum‑10 i aluminijum‑26 kao tragače, a moguće meteoritno poreklo delimično su isključili proverom za kalcijum‑41. Konačna merenja gvožđa‑60 izvršena su u Heavy Ion Accelerator Facility na Australian National University, koja trenutno poseduje jedinice dovoljne osetljivosti za detekciju ovako malih količina.

Compilation of supernova-produced Fe60 depositions into geological archives. Measurement uncertainties are given as 1−σ intervals and individual time resolutions are displayed as horizontal lines. (CREDIT: Physical Review Letters)

„Naša pretpostavka je bila da Lokalni međuzvezdani oblak sadrži gvožđe‑60 i može ga čuvati dugo vremena. Kako Sunčev sistem prolazi kroz taj oblak, Zemlja bi mogla da prikupi ovaj materijal...“ — dr Dominik Koll, HZDR.

Šta ovo znači

Rezultati bolje podržavaju model u kome Sunčev sistem prolazi kroz promenljivo, strukturisano međuzvezdano okruženje (Lokalni međuzvezdani oblak i susedni „oblaci“) umesto da je sav detektovani gvožđe‑60 prosti ostatak jedne daleke supernove koja postepeno opada. Podaci isključuju nekoliko alternativnih objašnjenja, kao što je jednostavan spori pad od dotoka pre 2–3 miliona godina.

Scorpius-Centaurus Association. Public domain work. Taken from the Perseus astronomical simulation software. (CREDIT: Wikimedia / CC BY-SA 4.0)

Autori napominju da oblak verovatno nije samo komad sveže supernova izbačene materije: zabeleženi nivoi gvožđa‑60 su preniski za takvu hipotezu, pa je verovatnija mešavina starije međuzvezdane prašine i dodatnog supernova materijala.

Dalji koraci

Planirana su merenja još starijih ledenih uzoraka kako bi se proverilo da li su nivoi gvožđa‑60 naglo porasli/opedno padaju na granici oblaka ili su se menjali postepeno kroz preklapajuće strukture. Ako se obrazac potvrdi, Zemljini geološki zapisi mogli bi postati vremenski razrešiv „detektor“ kretanja Sunčevog sistema kroz lokalnu galaksiju.

Rezultati su objavljeni u časopisu Physical Review Letters. Rad ističe snagu akceleratorske masene spektrometrije za detekciju veoma retkih radioizotopa i otvara nove mogućnosti u proučavanju međuzvezdanih oblaka i njihove istorije.