Представляем очередной разбор прекрасной астрономической новости от известного российского астрофизика Дмитрия Вибе. Хорошо известно, что ранняя эволюция Солнечной системы в значительной степени определялась её загрязнением радиоактивным изотопом алюминия — алюминием-26 (26Al), — в качестве источника которого рассматриваются близкая вспышка сверхновой, ветер массивной звезды типа Вольфа-Райе или вещество, выброшенное на поздней эволюционной стадии звездой промежуточной массы. Поскольку период полураспада 26Al составляет всего около 700 тыс. лет, обычно считается, что это было событие с чёткой локализацией в пространстве и времени, то есть произошедшее в непосредственных окрестностях Солнечной системы во время её формирования. Такая локализация означает, что речь идёт о довольно редком событии; оценки показывают, что подобные обстоятельства могут сопровождать формирование примерно 1% планетных систем.
Наличие или отсутствие в формирующейся планетной системе алюминия-26 может приводить к важным последствиям. Численное моделирование показывает, что разогрев протопланетного вещества распадом алюминия-26 высушивает его и приводит к преимущественному формированию каменных планет с твёрдой поверхностью (например, Земли). А вот в планетных системах без 26Al содержание воды в протопланетном веществе будет выше, поэтому там с большей вероятностью будут формироваться планеты-океаны. С этой точки зрения оценка возможности обогащения формирующейся планетной системы радиоактивным алюминием приобретает принципиальное значение.
Меган Рейтер решила рассмотреть эту проблему с более общей позиции, оценив, насколько вообще вероятно попадание 26Al в молодую планетную систему, необязательно именно по тому сценарию, по которому это произошло в Солнечной системе. Для этого она сопоставила наблюдения 26Al в Галактике с наблюдениями областей звездообразования.
Судить о распределении алюминия-26 в Галактике можно по наблюдениям фотонов с энергией 1.809 МэВ (в гамма-диапазоне), возникающих при распаде ядра 26Al. Соответствующая эмиссия в галактической плоскости свидетельствует, что среднее содержание этого изотопа в Галактике действительно уступает его содержанию в молодой Солнечной системе в 3–25 раз. Однако в направлении на области образования массивных звёзд излучение с энергией 1.809 МэВ оказывается более ярким, указывая, что там содержание 26Al превосходит среднее по Галактике и близко к тому, что должно было быть в Солнечной системе. Этот факт также означает, что основное производство этого изотопа связано с массивными звёздами, а не со звёздами промежуточных масс.
Наблюдения содержания 26Al в различных областях образования массивных звёзд невозможно объяснить «одноразовым впрыском» алюминия-26, например, в результате вспышки одной сверхновой. В частности, моделирование синтеза 26Al в комплексе звездообразования в созвездии Киля (на фото) показывает, что современное повышенное содержание 26Al в нём остаётся на этом уровне уже около 5 млн. лет. Это означает, что в областях образования массивных звёзд алюминий-26 постоянно подмешивается в межзвёздное вещество — либо с ветром звёзд Вольфа-Райе, либо с выбросами сверхновых — и доступен для попадания в формирующиеся планетные системы на протяжении не периода полураспада, а существенно более длительного времени, которое может превышать 10 млн. лет. Правда, доступность для попадания в планетные системы не означает, что алюминий-26 действительно в них попадает. Для ответа на вопрос о конкретном механизме или механизмах проникновения звёздных выбросов в протопланетное вещество требуются отдельные исследования, однако если грубо оценить эффективность этого процесса в 50%, то доля планетных систем, обогащённых 26Al, может составлять не 1%, а около 25%, повышая вероятность образования планет с твёрдой каменной поверхностью.
Правда, в областях образования маломассивных звёзд, типа молекулярных облаков в Тельце, ожидать обогащения/загрязнения радиоактивным алюминием не приходится, и потому там вероятность образования планет с твёрдой каменной поверхностью невелика. А будут там одни планеты-океаны.
Текст: Дмитрий Вибе
