sabato 20 agosto 2016

La Terra ha interagito con dei resti di supernova per 1 milione di anni



I fisici della Technical University of Munich (TUM) sono riusciti a rilevare un segnale di supernova risolto registrato nei dati di microfossili Terrestri. Ciò che il gruppo del Prof. Shawn Bishop potrebbe dimostrare è che il segnale di supernova è stato rilevabile per un periodo a partire da circa 2,7 milioni di anni fa. Secondo le analisi del ricercatore, il nostro sistema solare ha impiegato un milione di anni per transitare attraverso i resti di questa supernova.

Quando stelle massicce con più di dieci masse solari arrivano al termine della loro evoluzione, dopo aver consumato tutto il loro combustibile nucleare, crollano sotto la loro gravità e terminano la loro esistenza nelle cosiddette supernove. In tal modo esse espellono grandi quantità di materia nei loro dintorni. Se una supernova esplode sufficientemente vicino al nostro sistema solare, dovrebbe lasciare tracce di residui di supernova sulla Terra, sotto forma di radioisotopi specifici.

Una supernova distribuisce ferro sulla Terra

Tra le specie elementali notoriamente prodotte in queste stelle, il radioisotopo Fe-60 spicca: questo radioisotopo non ha meccanismi di produzione naturali terrestri; quindi, una rilevazione di atomi di  Fe-60 all'interno di riserve terrestri sono la prova della deposizione diretta di materiale da una supernova nel nostro sistema solare.

Un aumento della concentrazione trovato anche in campioni lunari

Un eccesso di Fe-60 è stato già osservato in vecchi strati di circa due milioni di anni fa nella crosta di ferro-manganese (FeMn), recuperata dall'Oceano Pacifico e, più recentemente, nei campioni lunari. Questi segnali di presenza di Fe-60 sono stati attribuiti a deposizioni di materiale espulso da una supernova. Tuttavia, a causa della lenta crescita della crosta FeMn, il segnale Fe-60 ha una risoluzione temporale povera; mentre la regolite lunare non è in grado di registrare informazioni temporali perché la sedimentazione non si verifica sulla luna.

Ora, per la prima volta, i fisici del gruppo di Shawn Bishop, professore di Astrofisica nucleare al TUM, sono riusciti a scoprire un segnale di supernova datato temporalmente, nei dati di microfossili Terrestri, residenti in cristalli biogenicamente prodotti, a partire da due carotaggi dei sedimenti del Pacifico. L'inizio del segnale di Fe-60 si trova circa 2,7 milioni di anni fa ed è centrato a circa 2,2 milioni di anni. Il segnale si conclude in modo significativo circa 1,7 milioni di anni fa.

"Ovviamente, il sistema solare ha impiegato un milione di anni per transitare attraverso i detriti di questa supernova", afferma Shawn Bishop, che è anche uno dei  ricercatori principali del Excellence Cluster Universe.

Campioni con una risoluzione stratigrafica eccellente

Per analizzare l'intera struttura temporale del segnale Fe-60 nei campioni terrestri, è richiesto un serbatoio geologico con una risoluzione stratigrafica eccellente e alto tenore di sequestro di Fe-60  e scarsa mobilità di Fe, che conserva i flussi di Fe-60 quasi così come erano al tempo di deposizione, a parte il Fe-60 decaduto radioattivamente.

Le analisi presso l'acceleratore Tandem di Garching

Queste condizioni sono soddisfatte nei sedimenti marini dall'Oceano Pacifico utilizzati in questo studio. Al momento della deposizione di Fe-60, i batteri che sequestrano il ferro e che vivono nei sedimenti oceanici hanno incorporato Fe-60 all'interno delle loro catene intracellulari di nanocristalli di magnetite (Fe3O4). Dopo la morte delle cellule si sono fossilizzati in microfossili. Questi sedimenti sono cresciuti con un tasso di sedimentazione costante, preservando la forma temporale intrinseca del segnale di supernova. "Tuttavia, la concentrazione di Fe-60 in questi fossili è così bassa che è rilevabile solo attraverso la spettroscopia di massa ultrasensibile di un acceleratore (AMS)," dice il Dott Peter Ludwig, ricercatore nel gruppo di Shawn Bishop. All'acceleratore Tandem del Laboratorio Maier-Leibnitz a Garching i fisici sono riusciti ad affinare la sensibilità del metodo in modo che questa scoperta è stata possibile per la prima volta in assoluto.

Un evento di supernova ad una distanza di almeno 300 anni luce

Il progenitore stellare più plausibile che potrebbe aver dato origine a questa supernova ebbe probabilmente origine nell'associazione Scorpius-Centaurus OB, come  hanno dimostrato le analisi del suo moto relativo. Circa 2,3 milioni di anni fa si trovava ad una distanza minima di circa 300 anni luce dal sistema solare. Nel corso degli ultimi 10 o 15 milioni di anni una successione da 15 a 20 esplosioni di supernova si è verificata in questa associazione stellare. Questa serie di massicce esplosioni stellari ha prodotto una cavità in gran parte libera da materiale nel mezzo interstellare di un braccio galattico della Via Lattea. Gli astronomi chiamano questa cavità, in cui si trova il nostro sistema solare, la Bolla Locale.

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