Analyse van het meteorietgehalte is van cruciaal belang geweest bij het bevorderen van onze kennis van de oorsprong en evolutie van ons zonnestelsel. Sommige meteorieten bevatten ook korrels van sterrenstof. Deze korrels dateren van vóór de vorming van ons zonnestelsel en bieden nu belangrijke inzichten in hoe de elementen in het universum zijn gevormd.

Samenwerken met een internationaal team, kernfysici van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE's) hebben een belangrijke ontdekking gedaan met betrekking tot de analyse van "presolaire korrels" die in sommige meteorieten worden gevonden. Deze ontdekking heeft licht geworpen op de aard van stellaire explosies en de oorsprong van chemische elementen. Het heeft ook gezorgd voor een nieuwe methode voor astronomisch onderzoek.

"Kleine presolaire korrels, ongeveer een micron groot, zijn de restanten van stellaire explosies in het verre verleden, lang voordat ons zonnestelsel bestond, " zei Dariusz Seweryniak, experimenteel kernfysicus in de natuurkunde-divisie van Argonne. Het stellaire puin van de explosies kwam uiteindelijk vast te zitten in meteorieten die op de aarde neerstortten.

De grote stellaire explosies zijn van twee soorten. Een die een "nova" wordt genoemd, heeft betrekking op een dubbelstersysteem, waar een hoofdster om een ​​witte dwergster draait, een extreem dichte ster die de grootte van de aarde kan hebben, maar de massa van onze zon heeft. Materie van de hoofdster wordt voortdurend weggetrokken door de witte dwerg vanwege zijn intense zwaartekrachtsveld. Dit afgezette materiaal veroorzaakt elke 1 een thermonucleaire explosie. 000 tot 100, 000 jaar, en de witte dwerg werpt het equivalent van de massa van meer dan dertig aardes de interstellaire ruimte in. In een "supernova, "Een enkele instortende ster explodeert en stoot het grootste deel van zijn massa uit.

Nova en supernova zijn de bronnen van de meest frequente en gewelddadige steruitbarstingen in onze Melkweg, en om die reden, ze zijn al tientallen jaren het onderwerp van intensief astronomisch onderzoek. Er is veel van hen geleerd, bijvoorbeeld, over de oorsprong van de zwaardere elementen.

"Een nieuwe manier om deze verschijnselen te bestuderen, is het analyseren van de chemische en isotopensamenstelling van de presolaire korrels in meteorieten, ", legt Seweryniak uit. "Van bijzonder belang voor ons onderzoek is een specifieke kernreactie die plaatsvindt in nova en supernova - protonenvangst op een isotoop van chloor - die we alleen indirect in het laboratorium kunnen bestuderen."

Bij het uitvoeren van hun onderzoek het team pionierde met een nieuwe benadering voor astrofysisch onderzoek. Het omvat het gebruik van de Gamma-Ray Energy Tracking In-beam Array (GRETINA) gekoppeld aan de Fragment Mass Analyzer bij het Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), een DOE Office of Science User Facility voor kernfysica. GRETINA is een state-of-the-art detectiesysteem dat in staat is het pad te volgen van gammastraling die wordt uitgezonden door kernreacties. Het is een van de slechts twee van dergelijke systemen in de wereld.

Met behulp van GRETINA, het team voltooide de eerste gedetailleerde gammastralingsspectroscopiestudie van een astronomisch belangrijke kern van een isotoop, argon-34. Uit de gegevens, ze berekenden de nucleaire reactiesnelheid met protonenvangst op een chloorisotoop (chloor-33).

"Beurtelings, we konden de verhoudingen berekenen van verschillende zwavelisotopen geproduceerd in stellaire explosies, waarmee astrofysici kunnen bepalen of een bepaalde presolaire korrel van nova- of supernova-oorsprong is, " zei Seweryniak. Het team paste hun verkregen gegevens ook toe om een ​​dieper inzicht te krijgen in de synthese van elementen in stellaire explosies.

Het team is van plan om hun onderzoek met GRETINA voort te zetten als onderdeel van een wereldwijde inspanning om een ​​uitgebreid begrip te krijgen van de nucleosynthese van de elementen in stellaire explosies.