放射性同位素通过超新星爆炸波到达地球

模拟体积中的放射SLR密度，单位为克/立方厘米，性同星爆其中每个时间步长的位素分布代表(40)3个子单元中SLR密度的空间分布，如下图所示。通过中间值显示为黄色实线。超新黑色(深灰色、炸波浅灰色)阴影区域代表68% (95%、到达地球100%)的放射分布。Credit: The 性同星爆Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acafec
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by University of Hertfordshire）：由于英国赫特福德郡大学和匈牙利天文与地球科学研究中心(CSFK)Konkoly天文台的作者们领导的一项新研究，研究我们银河系元素起源的位素科学家们对它们如何被运送到地球有了新的见解。
除了了解我们的通过星球如何变得富含这些元素，这些结果还可以帮助科学家发现太阳系以外的超新哪些系外行星最有可能包含生命。
我们周围的炸波许多元素要么是通过称为超新星的恒星爆炸产生的，要么是到达地球通过称为中子星的密度极高的物体的剧烈碰撞产生的。困扰科学家的放射一个问题是，这些重元素是如何到达我们地球上的——特别是，来自不同地方的元素是如何同时到达我们的星球的。
通过对元素在太空中的旅行进行复杂的计算机建模，科学家们现在发现，中子星碰撞产生的重元素可以在其他超新星的冲击波上“冲浪”，穿过我们的星系并降落到地球。
这个谜团在2021年首次被提出，当时在深海岩石中发现的放射性同位素给研究其起源的科学家带来了一个惊喜。这些同位素并非起源于太阳系内部，而是来自银河系其他地方的恒星爆炸。一些检测到的同位素尤其引起了研究界的关注，因为它们的生产地点非常不同。
具体来说，科学家发现了锰-53(与白矮星的爆炸有关)；铁-60(在核心坍缩超新星中产生)；和钚-244(通常只能通过合并两个被称为中子星的极端物体产生)，它们位于深海岩石样本中类似深度的层中。
为了到达地球，这些同位素会在过去几百万年的某个时候从天空中落下。由于深海沉积物随着时间的推移一层一层地积累形成岩石，研究人员对这三种来自不同类型恒星爆炸的同位素在相似深度的岩石层中被发现感到非常困惑。在相似的深度发现它们意味着它们一定是一起到达地球的，尽管它们的起源地点是如此的不同。
为了了解这些同位素是如何一起到达地球的，由英国赫特福德郡大学的本杰明·韦梅尔博士和匈牙利CSFK领导的团队使用计算机模型模拟了同位素如何从它们的星系生产地点穿越太空。
这项研究发现，从碰撞的中子星到爆炸的白矮星，不同天体物理位置的喷射物在星系中被更频繁的核心坍塌超新星的冲击波推来推去。这些超新星是大质量恒星内核的爆炸，这比两颗中子星合并或白矮星爆炸引发的爆炸要常见得多。
Wehmeyer博士和他的团队观察到，在它们产生后，同位素可以在这些超新星的冲击波上“冲浪”。这意味着在非常不同的地点产生的同位素最终会在核心坍塌超新星爆炸的冲击波边缘一起移动。一些被清扫的物质最终落在了地球上，这可以解释为什么同位素在深海岩石的相似层中一起被发现。
主要作者Wehmeyer博士解释道，“我们的同事从海底挖出了岩石样本，将它们溶解，放入加速器中，并逐层检查其成分的变化。使用我们的计算机模型，我们能够解释他们的数据，找出原子在整个星系中究竟是如何运动的。
“这是向前迈出的非常重要的一步，因为它不仅向我们展示了同位素是如何在银河系中传播的，还展示了它们是如何在系外行星上变得丰富的——即太阳系以外的行星。这非常令人兴奋，因为同位素丰度是决定系外行星是否能够容纳液态水的一个重要因素，而液态水是生命的关键。在未来，这可能有助于确定我们银河系中可以找到可居住的系外行星的区域。”
赫特福德郡大学天体物理学教授、该研究的合著者Chiaki Kobayashi博士补充道:“我多年来一直致力于元素周期表中稳定元素的起源，但我很高兴在这篇论文中获得放射性同位素的结果。它们的丰度可以通过太空中的伽马射线望远镜以及挖掘地球水下的岩石来测量。
“通过将这些测量结果与本杰明的模型进行比较，我们可以了解太阳系的组成是如何以及从哪里来的。”
这项工作发表在《天体物理学杂志》上。