來自包括德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校斯特拉·奧夫納在內(nèi)的一個國際天文學(xué)家團隊，提出了一種在正在形成行星的恒星系統(tǒng)中形成鋁-26的新方式。

因為鋁-26的放射性衰變被認(rèn)為為行星的積木(稱為行星體)提供了熱源，所以對天文學(xué)家來說，知道鋁-26來自哪里是很重要的，其研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。像鋁及其放射性同位素鋁-26這樣的原子，可以讓天文學(xué)家進行太陽系的‘考古’。

令人興奮的是，今天不同原子的豐度，可以為太陽系在數(shù)十億年前的形成提供線索。自從1976年在阿連德隕石中發(fā)現(xiàn)鋁-26以來，天文學(xué)家們一直在爭論早期太陽系中大量鋁-26的來源。一些人認(rèn)為鋁-26是被超新星爆炸和大質(zhì)量恒星的恒星風(fēng)吹到這里的。然而，這些情景需要很大的機會：太陽和行星必須形成在離大質(zhì)量恒星恰到好處的距離，這是相當(dāng)罕見的。研究團隊提出了一種不需要外部來源的解釋：提出鋁-26是在其周圍行星形成盤的內(nèi)部靠近年輕太陽形成。

當(dāng)物質(zhì)從行星盤的內(nèi)緣落到太陽上時，它產(chǎn)生了沖擊波，產(chǎn)生了被稱為宇宙射線的高能質(zhì)子。宇宙射線以接近光速的速度離開太陽，撞擊周圍的行星盤，與同位素鋁-27和硅-28相撞，將它們變成鋁-26由于鋁-26的半衰期非常短，約為77萬年，因此在太陽系第一種固體物質(zhì)凝聚前不久，鋁-26一定已經(jīng)形成或混合到年輕太陽周圍的行星形成盤中。它在像地球這樣的行星形成中扮演著重要角色。

因為它可以通過放射性衰變提供足夠的熱量，以產(chǎn)生具有分層內(nèi)部的行星體(比如地球的固體核心，頂部是巖石地幔，上面是薄薄的地殼)。鋁-26的放射性衰變也有助于使早期的小行星變得干燥，從而產(chǎn)生缺水的巖石行星。在我們太陽系最古老的天體，彗星和小行星中，鋁-26與鋁-27的同位素比率似乎相當(dāng)恒定。自從在隕石(小行星的碎片)中發(fā)現(xiàn)鋁-26以來，人們一直致力于為它引入早期太陽系以及鋁-26和鋁-27之間的固定比例找到一個可信解釋。

研究團隊將研究重點放在太陽形成過程中的一個過渡期：當(dāng)年輕恒星周圍的氣體耗盡，落在太陽上的氣體數(shù)量顯著減少時。幾乎所有年輕恒星在最后幾十年到幾十萬年的形成過程中都經(jīng)歷了這種轉(zhuǎn)變。當(dāng)我們的太陽正在形成時，流入的氣體沿著磁力線到達它表面。這產(chǎn)生了一種猛烈的沖擊波，也就是加速宇宙射線的“吸積激波”。這些宇宙射線向外流動，直到它們擊中行星形成盤中的氣體，并引起化學(xué)反應(yīng)。

科學(xué)家們?yōu)檫@一過程計算了不同的模型，研究的主要作者、德國科隆大學(xué)的布蘭特·加奇說：我們發(fā)現(xiàn)，低吸積率能夠產(chǎn)生太陽系中存在的鋁-26，以及鋁-26與鋁-27的比率。新研究提出的機制一般適用于大范圍低質(zhì)量恒星，包括類太陽恒星。正是在這些系統(tǒng)中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了目前已知的大多數(shù)系外行星。通過吸積到正在形成的年輕恒星發(fā)出的宇宙射線可能會為鋁-26在許多行星系統(tǒng)中的富集提供一條一般途徑。

博科園｜研究/來自：德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab9a38

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