Некоторые древние метеориты содержат информацию о первичных «строительных кирпичиках» Солнечной системы, включая зерна, образовывавшиеся в древних звездах, жизненный цикл которых закончился до того, как успело сформироваться Солнце. Одной из важнейших задач при изучении таких зерен материала, существовавшего до появления Солнца, является установление происхождения этого вещества, которое обычно требуется проследить до конкретной звезды.

Нань Лю (Nan Liu), ассистент-профессор физики Вашингтонского университета в Сент-Луисе, США, является первым автором нового исследования, в котором анализируется широкий спектр различных зерен досолнечного материала с целью установления их звездного происхождения.

Лю и ее команда использовали в своей работе современный масс-спектрометр под названием NanoSIMS, чтобы измерить с его помощью изотопный состав ряда элементов, включая азот и изотопы Mg-Al в карбиде кремния (SiC) досолнечного материала. Усовершенствовав аналитические протоколы и используя плазменный ионный источник нового поколения, ученые смогли визуализировать образцы с более высоким пространственным разрешением, по сравнению с предыдущими исследованиями.

«Зерна досолнечного материала находились в составе вещества метеоритов на протяжении 4,6 миллиарда лет, и они иногда оказываются покрыты на поверхности материалами солнечного происхождения, — сказала Лю. – Благодаря повышенному пространственному разрешению, наша команда смогла наблюдать загрязнение алюминием на поверхности зерен и получить спектры истинного звездного материала, находящегося в ядрах гранул».

Ученые облучали зерна материала потоками ионов на протяжении продолжительного времени, чтобы обнажить чистый, расположенный внутри материал зерен для изотопного анализа. Исследователи нашли, что изотопное отношение для атомов азота резко возрастало после продолжительного обстрела образца ионным потоком.

Изотопные отношения обычно с трудом поддаются измерениям в случае материала звезд, однако изотопы углерода и азота являются двумя исключениями. Эти новые данные по изотопному составу атомов C и N для зерен внесолнечного материала, представленные в исследовании, позволяют напрямую связать зерна с различными классами углеродистых звезд, исходя из наблюдаемых изотопных соотношений для этих светил.

Полученные в ходе исследования данные, которые значимо отклоняются от результатов расчетов, выполненных в соответствии с современными моделями, указывают на неточности при определениях соответствующих скоростей ядерных реакций, отмечает Лю. Это должно стимулировать физиков-ядерщиков повысить точность определения скоростей реакций для построения более совершенных математических моделей, добавляет она.