Volgens een al lang bestaande theorie, De vorming van ons zonnestelsel werd veroorzaakt door een schokgolf van een exploderende supernova. De schokgolf injecteerde materiaal van de exploderende ster in een naburige wolk van stof en gas, waardoor het op zichzelf instort en de zon en de omringende planeten vormt.

Nieuw werk van Carnegie's Alan Boss biedt nieuw bewijs dat deze theorie ondersteunt, het modelleren van de vorming van het zonnestelsel voorbij de aanvankelijke instorting van de wolk en in de tussenstadia van stervorming. Het wordt uitgegeven door de Astrofysisch tijdschrift .

Een zeer belangrijke beperking voor het testen van theorieën over de vorming van het zonnestelsel is de meteorietchemie. Meteorieten bewaren een record van de elementen, isotopen, en verbindingen die bestonden in de vroegste dagen van het systeem. Een type, koolstofhoudende chondrieten genoemd, bevat enkele van de meest primitieve bekende voorbeelden.

Een interessant onderdeel van de samenstelling van chondrieten is iets dat kortlevende radioactieve isotopen wordt genoemd. Isotopen zijn versies van elementen met hetzelfde aantal protonen, maar een ander aantal neutronen. Soms, zoals het geval is met radioactieve isotopen, het aantal neutronen dat in de kern aanwezig is, kan de isotoop onstabiel maken. Om stabiliteit te krijgen, de isotoop geeft energetische deeltjes vrij, die het aantal protonen en neutronen verandert, transmuteren in een ander element.

Sommige isotopen die bestonden toen het zonnestelsel werd gevormd, zijn radioactief en hebben een vervalsnelheid waardoor ze binnen tientallen tot honderden miljoen jaar uitstierven. Het feit dat deze isotopen nog bestonden toen chondrieten werden gevormd, blijkt uit de overvloed van hun stabiele vervalproducten - ook wel dochterisotopen genoemd - die in sommige primitieve chondrieten worden aangetroffen. Het meten van de hoeveelheid van deze dochterisotopen kan wetenschappers vertellen wanneer, en eventueel hoe, de chondrieten gevormd.

Een recente analyse van chondrieten door Carnegie's Myriam Telus had betrekking op ijzer-60, een kortlevende radioactieve isotoop die vervalt tot nikkel-60. Het wordt alleen in significante hoeveelheden gecreëerd door kernreacties in bepaalde soorten sterren, waaronder supernovae of zogenaamde asymptotische reuzentaksterren (AGB).

Omdat al het ijzer-60 uit de formatie van het zonnestelsel allang vergaan is, het onderzoek van Telus, gepubliceerd in Geochimica et Cosmochimica Acta, gericht op zijn dochterproduct, nikkel-60. De hoeveelheid nikkel-60 die wordt aangetroffen in meteorietmonsters, vooral in vergelijking met de hoeveelheid stabiel, "gewoon" ijzer-56 - kan aangeven hoeveel ijzer-60 aanwezig was toen het grotere moederlichaam waaruit de meteoriet afbrak, werd gevormd. Er zijn niet veel opties voor hoe een overmaat aan ijzer-60 - dat later in nikkel-60 verviel - in de eerste plaats in een primitief object van het zonnestelsel zou kunnen zijn gekomen - een van hen is een supernova.

Hoewel haar onderzoek geen "rokend pistool, " definitief bewijzen dat de radioactieve isotopen werden geïnjecteerd door een schokgolf, Telus toonde wel aan dat de hoeveelheid Fe-60 die aanwezig is in het vroege zonnestelsel consistent is met een supernova-oorsprong.

Rekening houdend met dit laatste meteorietonderzoek, Boss heeft zijn eerdere modellen van door schokgolven veroorzaakte instorting van wolken opnieuw bekeken, het uitbreiden van zijn rekenmodellen voorbij de aanvankelijke ineenstorting en in de tussenstadia van stervorming, toen de zon voor het eerst werd geschapen, een belangrijke volgende stap in het samenbrengen van modellering van de oorsprong van het zonnestelsel en analyse van meteorietenmonsters.

"Mijn bevindingen geven aan dat een supernova-schokgolf nog steeds het meest plausibele oorsprongsverhaal is om de kortlevende radioactieve isotopen in ons zonnestelsel te verklaren, " zei baas.

Boss droeg zijn artikel op aan wijlen Sandra Keizer, een langdurige medewerker, die meer dan twee decennia reken- en programmeerondersteuning bood aan Carnegie's Department of Terrestrial Magnetism. Keizer overleed in maart.