Интернациональная команда учёных нашла доказательства того, что сравнительно недалеко от нашей планеты в недавнем по космическим меркам прошлом произошло несколько взрывов сверхновых. Учёные обнаружили осевшие на Земле «обломки» звёзд, в частности изотоп железа — железо-60.
Изотоп железо-60 был найден как в осадочных породах, так и в пробах земной коры, взятых в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах. Он накапливался в этих местах в период от 3,2 до 1,7 миллионов лет назад.
«Мы были удивлены тем, как чётко распределились обломки звёзд на протяжении 1,5 млн лет,- говорит доктор Антон Уолнер [Anton Wallner], ядерный физик из Школы физики и инженерного дела при Австралийском государственном университете (АГУ). – Это даёт основания предполагать, что сверхновые взрывались одна за другой, и их была целая серия. Интересно, как это совпало с тем периодом, когда Земля остывала и менялась от плиоцена к плейстоцену».
Также были найдены изотопы, относящиеся к взрыву сверхновой порядка восьми миллионов лет назад, совпадающему по времени с глобальными изменениями фауны в миоцене. Учёные считают, что взрывы сверхновых происходили на расстоянии порядка 300 световых лет – в достаточно старом звёздном кластере, расстояние до которого от нас с тех пор увеличилось. В нём уже почти не осталось звёзд, что означает, что большинство из них уже взорвалось.
Яркость этих явлений на Земле должна была быть сопоставимой по яркости с Луной. Правда, космическое излучение даже в этом случае было бы слишком слабым, чтобы напрямую повлиять на фауну планеты. Некоторые учёные считают, что увеличение космического излучения могло повлиять на облачность планеты.
Железо-60 – радиоактивный изотоп железа с периодом полураспада в 2,6 млн лет. Это один из тяжёлых элементов, образующихся в звёздах и распространяющихся после их взрыва. Поскольку Земли он достигает в крайне малых количествах, учёным потребовались очень точные методики для обнаружения этого изотопа в породе. В исследовании учёные рассматривали 120 проб с разных мест Мирового океана, при этом заборы охватывали последние 11 миллионов лет существования планеты.
В работе участвовали учёные из Австралии, Австрии, Израиля, Японии, Германии.
Комментарии (15)
Greendq
08.04.2016 18:14+2Хотите посмотреть на вещество бывшей звезды? Посмотрите в зеркало. Мы все состоим из такого вещества :)
dead_undead
09.04.2016 13:25А ещё можно посмотреть на изделия из золота, если таковые имеются, и задуматься о том факте, что золото синтезируется лишь в момент взрыва сверхновой. Звезда умерла в мучениях, чтобы ты мог носить это колечко =)
Mad__Max
10.04.2016 16:56Ну все-таки собственно тело это более символично как какое-то колечко из относительно редкого металла. Ведь тело тоже большей частью состоит из «звездной пыли» (по сути пепла когда-то давно сгоревших в термоядерном огне звезд) — все элементы составляющие органические ткани за исключением водорода.
Хотя для образования большинства их них (углерода, кислорода, азота) непосредственно взрыв звезды не нужен, но без взрыва в конце все эти элементы остались бы в ядре медленно остывающего белого карлика, а чтобы они могли высвободиться, сформировать пылевую туманность из которой позже образовалась в том числе наша планета и в конечном итоге мы сами звезда в которой изначально образовались эти элементы тоже должна была закончить свой жизненный цикл и взорваться превратившись в нову/сверхновую.
larion_turlo
11.04.2016 13:49«В нём уже почти не осталось звёзд, что означает, что большинство из них уже взорвалось. » — от этого утверждения может сложиться ложное впечатление, будто после взрыва звезд ничего не остается, а должны остаться либо черные дыры, либо нейтронные звезды. Косвенно их можно обнаружить.
john_samilin
Эти изотопы — не Железо-60?
a_batyr
А в чём проблема, это же период полураспада, а не полного распада.
Если взять, например, 1 г изотопа Fe-60:
knstqq
Полураспад — значит количество сокращается в два раза.
Упал кусок весом в 1 тонну, через 2.6 млн лет осталось 500кг, через 5.2 млн лет осталось 250 кг, а за 8 — около 125 кг этого изотопа. По % содержанию можно вычислить примерное время падения
SidMeier
Период полураспада. Что означает что за 2,6 млн лет половина из изначального количества распадется, через 5,2 их станет в 4 раза меньше, через 7,8 в 8 раз. Анализируя соотношение текущей концентрации изотопов и продуктов их распада в пробе можно понять сколько их было изначально и когда начался распад.
Idot
Ключевое тут — сравнение с концентрациями продуктов распада.
SidMeier
Еще, забавный факт, если я не ошибаюсь конечно(я не астрофизик, только интересующийся), пока железо-60 было в звезде, процесс распада, как таковой, не происходил, т.к. там идут достаточно сложные реакции синтеза, даже наоборот — он шел, но синтез генерировал новые изотопы взамен старых, и за счет разницы атомных масс различных веществ в звезде они были распределены в разных слоях — железо-60 с железом-60 и тд. Начался распад в рамках некоторого куска звезды в момент взрыва сверхновой, и этот кусок, в виде метеорита, упал на землю. То есть мы по пробе можем с относительной точностью определить момент взрыва(начало ядерных распада, прекращение подпитки пробы новыми изотопами), но не момент попадания пробы на землю.
vanxant
Почему в виде метеорита? Земля просто прошла сквозь облако «выхлопов» взрыва сверхновой, которое к тому времени очень сильно расширилось и остыло почти до 0К. Гравитация Земли сработала как пылесос и собрала газ и пыль выхлопа вдоль своей траектории. Поскольку атомы металлов (в астрономическом смысле, т.е. элементов тяжелее гелия) при температуре ~300К движутся со скоростью ниже первой космической для Земли, нагреться об земную атмосферу и улететь обратно они уже не смогли. И неизбежно осели ровным слоем по всей земной поверхности.
SidMeier
Спасибо за разъяснения! Но моя догадка насчет того, что радиоизотопный анализ показывает именно момент взрыва сверхновой, но не момент попадания железа-60 на Землю верен?
vanxant
Да. В момент взрыва сверхновой из ядра идёт мощнейший поток нейтронов, из-за которого начинается так называемый r-процесс звёздного нуклеосинтеза.
— катастрофы, продолжительность которой составляет буквально дни.
В ходе этого процесса атомы вещества набирают нейтроны и массу настолько быстро, что не успевают распадаться и проскакивают стадию совсем нестабильных изотопов.
В частности, основной стабильный изотоп железа — 56Fe. Он интересен для астроархеологов тем, что обладает максимальной энергией связи ядра на нуклон и является «конечной точкой» термоядерных реакций в звёздах (наряду с никелем и кобальтом). Если термоядерные реакции с образованием на выходе атомов группы железа ещё выделяют тепло, то дальше — уже только поглощают.
Так вот, в обычном, медленном s-процессе, набирая нейтроны по одному, изотоп 56Fe может превратиться в стабильные 57Fe (распространённость в природе 2.17%) и затем в 58Fe (распространённость в природе 0.3%). Следующим идёт бета-радиоактивный 59Fe с периодом полураспада 45 суток, который превращается в стабильный кобальт-59.
В нормальной, невзрывающейся звезде нейтронов мало и очень мало, а их период полураспада составляет всего 11 минут. Железо в звезде находится только в центре ядра и изолировано от остальной звезды толстым слоем кремния, в термоядерных реакциях которого нейтроны не выделяются. Поэтому нейтроны из внешних слоёв горения (гелий-неонового, например) до железа ядра добраться практически не могут. Соответственно, 59Fe в обычной звезде, даже если и появится, гарантированно распадётся раньше, чем успеет присоединить ещё один нейтрон.
Таким образом, 60Fe может образоваться только в процессе взрыва сверхновой, когда в ядре происходит фоторасщепление железа-56 с выделением 4 нейтронов:
При этом внутренняя часть ядра проваливается внутрь с образованием компактного объекта (белого карлика, нейтронной звезды или чёрной дыры), а внешнюю, включая наработанный 60Fe, взрывной волной разбрасывает по галактике (если, конечно, звезда одинарная).
Никаким другим образом 60Fe в природе образоваться не может (ну или мы не знаем таких процессов). Именно поэтому за этим изотопом и охотились.
PS. Сиду Майеру положено знать такие вещи)
Mad__Max
Гамма квант буквально разрывает ядро железа на кучу альфа частиц? Как понимаю это разновидность ядерного фотоэффекта?
Только не понял, откуда там массово гаммакванты таких высоких энергий берутся. Быстрый гуглеж, говорит, что чтобы не просто выбить одну частицу из ядра (1 нейтрон например), а полностью развалить очень стабильное ядро наподобие железа-56, нужны гамма кванты с энергиями порядка 100 МэВ и более.
А спектр гаммы образующейся при термоядерных реакциях заканчивается где-то на 10-20 МэВ для наиболее энергетичных реакций и единицы МэВ для остальных.
msokolovru
Период полураспада — когда распадается половина всех имеющихся атомов. За 8 миллионов лет соответственно этого изотопа всего лишь станет в 8 раз меньше (2^(8/2,6)) но он не исчезнет совсем.