Polvere di stelle pre-solari

Le stelle attraversano dei cicli di vita. Si formano quando nubi di gas e polvere si scontrano nello spazio, si condensano a causa della gravità e si riscaldano. Le stelle bruciano poi per milioni o addirittura miliardi di anni prima di morire ed espellere particelle di polvere nello spazio. Queste ultime contribuiscono a loro volta alla formazione di nuove stelle, pianeti, lune e meteoriti.

In uno di questi meteoriti, caduto in Australia 50 anni fa, i ricercatori del Field Museum, dell'Università di Chicago, dell'ETH di Zurigo e di altre scuole universitarie hanno ora scoperto polvere di stelle formatasi da cinque a sette miliardi di anni fa - il materiale solido più antico mai trovato sulla Terra. I risultati dello studio sono stati appena pubblicati sulla rivista scientifica PNAS.

Meteorite capsula del tempo

I materiali studiati dal primo autore Philipp Heck del Field Museum e dell'Università di Chicago e dai suoi colleghi si sono formati prima della nascita del nostro sole e poi, dopo la sua nascita, sono rimasti intrappolati nei meteoriti. In questo modo, si sono conservati per miliardi di anni, diventando capsule del tempo che forniscono informazioni sul periodo precedente alla formazione del nostro sistema solare.

Tuttavia, le particelle di polvere, che gli esperti chiamano grani pre-solari, sono molto difficili da trovare. Da un lato, sono molto rare: Solo un meteorite su 20 che cade sulla Terra ne contiene. E i grani sono grandi al massimo pochi micrometri.

Il cosiddetto meteorite Murchison, che colpì Victoria, in Australia, nel 1969, si è rivelato un vero e proprio tesoro. Gli scienziati dell'Università di Chicago sono riusciti a isolarne i grani pre-solari 30 anni fa. Ora sono stati analizzati più da vicino per verificarne l'età e l'origine.

La radiazione cosmica provoca la formazione di gas nobili

I ricercatori hanno utilizzato il fatto che il meteorite è stato esposto alle radiazioni cosmiche durante il suo viaggio nello spazio per determinarne l'età. Queste interagiscono con la materia e formano nuovi elementi, in questo caso gas nobili rari e quindi facilmente rilevabili. Più a lungo il meteorite è esposto alle radiazioni cosmiche, più questi elementi si accumulano al suo interno.

Sulla base di questi elementi in traccia, i ricercatori hanno scoperto che alcuni dei grani pre-solari isolati devono avere un'età compresa tra i 4,6 e i 4,9 miliardi di anni, alcuni addirittura più vecchi di 5,5 miliardi di anni. anni. Ciò rende i grani più vecchi del nostro Sole, che ha circa 4,6 miliardi di anni. anni. La Terra ha "solo" 4,5 miliardi di anni. anni.

I grani forniscono anche informazioni sulla vita e la morte delle stelle. I ricercatori concludono che un numero particolarmente elevato di nuove stelle deve essersi formato sette miliardi di anni fa.

"Abbiamo contato più grani giovani del previsto", spiega Heck. Egli ipotizza quindi che la maggior parte dei grani con un'età compresa tra 4,6 e 4,9 miliardi di anni provenga da stelle che si sono formate circa 7 miliardi di anni fa durante un periodo di maggiore formazione stellare. anni provengono da stelle che si sono formate circa 7 miliardi di anni fa durante un periodo di maggiore nascita di stelle e hanno raggiunto la fine della loro vita circa 2 miliardi di anni dopo. Le stelle con una durata di vita così lunga hanno una massa circa doppia rispetto a quella del nostro Sole e quindi producono molta polvere quando muoiono. Questa polvere è stata espulsa nello spazio dopo la morte delle loro stelle madri, più numerose, dove è stata colpita dalla radiazione cosmica.

Il numero di stelle di nuova formazione fluttua?

Gli scienziati stanno alimentando un vecchio dibattito sul fatto che le nuove stelle si formino a un ritmo costante o che il numero di stelle di nuova formazione fluttui periodicamente. "Grazie ai grani, abbiamo la prova diretta che la formazione di nuove stelle 7 miliardi di anni fa era superiore alla media. anni fa era superiore alla media", spiega il ricercatore. "Il tasso di nascita delle stelle sembra quindi fluttuare piuttosto che essere costante".

Gli scienziati americani hanno svolto la maggior parte delle analisi dei grani pre-solari presso l'ETH di Zurigo. Il Dipartimento di Scienze Terrestri ha deciso di utilizzare uno strumento di misura unico al mondo, lo spettrometro di massa "Tom Dooley". ? stato progettato specificamente per misurare quantità minime di gas ed è l'unico strumento in grado di misurare i gas nobili in singoli grani pre-solari.

Heck ha conseguito il dottorato presso l'ETH dal 2002 al 2005 sotto la guida del professore Rainer Wieler, dove ha acquisito esperienza nella misurazione dei gas nobili nei grani presolari. Grazie alla collaborazione pluriennale con Wieler e, dal suo pensionamento, con Henner Busemann, Heck ha potuto utilizzare "Tom Dooley" per le misurazioni.

Le aziende commerciali non sono ancora riuscite a sviluppare dispositivi altrettanto precisi. "Il signor Heck conosce la macchina e i suoi vantaggi dal tempo in cui era dottorando. Se gli americani avessero avuto un dispositivo altrettanto preciso, difficilmente sarebbero venuti a Zurigo per effettuare le loro misurazioni", dice Busemann con un sorriso.

Questo lavoro di ricerca è stato sostenuto dal Programma Nazionale di Ricerca pagina esternaNCCR PianetaS.