¿Qué provocó la formación de nuestro pequeño rincón del universo: nuestro sistema solar y planetario? Durante varias décadas, los científicos han pensado que el Sistema Solar se formó como resultado de una onda de choque de una estrella en explosión, una supernova, que provocó el colapso de una densa y polvorienta nube de gas, que luego se contrajo para formar el Sol y los planetas. Pero los modelos detallados de este proceso de formación solo han funcionado bajo el supuesto simplificador de que las temperaturas durante los eventos violentos permanecieron constantes. Eso, por supuesto, es muy poco probable. Pero ahora, los astrofísicos del Departamento de Magnetismo Terrestre (DTM) de la Institución Carnegie han demostrado por primera vez que una supernova podría haber desencadenado la formación del Sistema Solar en las condiciones más probables de calentamiento y enfriamiento rápidos. Entonces, ¿han resuelto estos nuevos hallazgos este debate de larga data?
"Hemos tenido evidencia química de meteoritos que apunta a una supernova que desencadena la formación de nuestro Sistema Solar desde la década de 1970", comentó el autor principal, Carnegie's Alan Boss. “Pero el demonio ha estado en los detalles. Hasta este estudio, los científicos no han podido resolver un escenario autoconsistente, donde el colapso se desencadena al mismo tiempo que los isótopos recién creados de la supernova se inyectan en la nube en colapso ".
Los isótopos radiactivos de corta duración (versiones de elementos con el mismo número de protones, pero con un número diferente de neutrones) que se encuentran en meteoritos muy antiguos se descomponen en escalas de tiempo de millones de años y se convierten en elementos diferentes (llamados hijos). Encontrar los elementos hijos en meteoritos primitivos implica que los radioisótopos primarios de corta vida deben haberse creado solo un millón de años antes de que se formaran los meteoritos. "Uno de estos isótopos padres, el hierro 60, puede fabricarse en cantidades significativas solo en los potentes hornos nucleares de estrellas masivas o evolucionadas", explicó Boss. “El hierro 60 se descompone en níquel 60, y el níquel 60 se ha encontrado en meteoritos primitivos. Así que sabemos dónde y cuándo se creó el isótopo principal, pero no cómo llegó aquí ".
Los modelos anteriores de Boss y el ex becario DTM Prudence Foster mostraron que los isótopos podrían depositarse en una nube pre-solar si una onda de choque de una explosión de supernova disminuía a 6 a 25 millas por segundo y la ola y la nube tenían una temperatura constante de - 440 ° F (10 K). "Esos modelos no funcionaron si el material se calentó por compresión y se enfrió por radiación, y este enigma ha dejado serias dudas en la comunidad sobre si un choque de supernova comenzó estos eventos hace más de cuatro mil millones de años o no", comentó Harri Vanhala, quien encontró el resultado negativo en su Ph.D. Trabajo de tesis en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en 1997.
Utilizando un código de hidrodinámica de refinamiento de malla adaptable, FLASH2.5, diseñado para manejar frentes de choque, así como una ley de enfriamiento mejorada, los investigadores de Carnegie consideraron varias situaciones diferentes. En todos los modelos, el frente de choque golpeó una nube pre-solar con la masa de nuestro Sol, que consta de polvo, agua, monóxido de carbono e hidrógeno molecular, alcanzando temperaturas de hasta 1000 K (1.340 ° F). En ausencia de enfriamiento, la nube no podría colapsar. Sin embargo, con la nueva ley de enfriamiento, descubrieron que después de 100,000 años la nube pre-solar era 1,000 veces más densa que antes, y que el calor del frente de choque se perdía rápidamente, resultando en una capa delgada con temperaturas cercanas a 1,340 ° F (1000 K). Después de 160,000 años, el centro de la nube se había derrumbado para volverse un millón de veces más denso, formando el protosun. Los investigadores encontraron que los isótopos del frente de choque se mezclaron en el protosun de una manera consistente con su origen en una supernova.
"Esta es la primera vez que se ha demostrado que un modelo detallado para una supernova que desencadena la formación de nuestro sistema solar", dijo Boss. "Comenzamos con Little Bang 9 mil millones de años después del Big Bang".
Fuente: Carnegie Institution for Science
