"Det totala antalet stjärnor i universum är större än alla sandkorn på alla jordens stränder," sade Carl Sagan berömt i sin ikoniska TV-serie Kosmos. Men när två av dessa korn är gjorda av en kisel-och-syreförening som kallas kiseldioxid, och de hittades gömde sig djupt inne i antika meteoriter som återvunnits från Antarktis, kan de mycket väl vara från en stjärna ... kanske till och med den vars explosiva kollaps skapade själva solsystemet.
Forskare från Washington University i St. Louis med stöd från McDonnell Center for Space Sciences har meddelat upptäckten av två mikroskopiska korn av kiseldioxid i primitiva meteoriter från två olika källor. Denna upptäckt är överraskande eftersom kiseldioxid - en av huvudkomponenterna i sand på jorden idag - inte är en av de mineraler som tros ha bildats i solens tidiga cirkumstellariska materialskiva.
Istället är det tänkt att de två kiseldioxidkornen skapades av en enda supernova som sådd det tidiga solsystemet med sitt avgjutningsmaterial och hjälpte till att sätta igång den eventuella bildandet av planeterna.
Enligt ett nyhetsmeddelande från Washington University "är det lite som att lära sig hemligheterna för familjen som bodde i ditt hus på 1800-talet genom att undersöka dammpartiklar som de lämnade bakom i sprickor i golvskivorna."
Fram till 1960-talet trodde de flesta forskare att det tidiga solsystemet blev så varmt att det presolära materialet inte kunde ha överlevt. Men 1987 upptäckte forskare vid University of Chicago små diamanter i en primitiv meteorit (sådana som inte hade värmts upp och omarbetats). Sedan dess har de hittat korn av mer än tio andra mineraler i primitiva meteoriter.
Forskarna kan berätta att dessa korn kom från gamla stjärnor eftersom de har mycket ovanliga isotopiska signaturer, och olika stjärnor producerar olika proportioner av isotoper.
Men materialet från vilket vårt solsystem skapades blandades och homogeniserades innan planeterna bildades. Så alla planeter och solen har nästan samma isotiska sammansättning av solenergi.
Meteoriter, varav de flesta är bitar av asteroider, har också solkompositionen, men fångade djupt i de primitiva är rena stjärnor av stjärnor, och de isotopiska kompositionerna av dessa presolära korn kan ge ledtrådar till deras komplexa kärnkrafts- och konvektiva processer.
Vissa modeller av stjärnutveckling förutspår att kiseldioxid kan kondensera i de svalare yttre atmosfärerna av stjärnor, men andra säger att kisel skulle konsumeras fullständigt genom bildning av magnesium- eller järnrika silikater, vilket inte lämnar någon bildning av kiseldioxid.
"Vi visste inte vilken modell som var rätt och vilken inte, eftersom modellerna hade så många parametrar," säger Pierre Haenecour, en doktorand i jord- och planetiska vetenskaper vid Washington University och den första författaren på ett papper som publicerades i 1 maj nummer av Astrofysiska tidskriftsbrev.
Under ledning av fysikprofessor Dr. Christine Floss, som hittade några av de första kiseldioxidkornen i en meteorit 2009, undersökte Haenecour skivor av en primitiv meteorit som fördes tillbaka från Antarktis och lokaliserade ett enda korn av kiseldioxid av 138 presolära korn. Kornet som han fann var rikt på syre-18, vilket betyder att det är källan från en kärnkollaps-supernova.
När han fann att tillsammans med ytterligare ett syre-18-anrikat kiseldioxidkorn identifierat i en annan meteorit av doktorand Xuchao Zhao, tog Haenecour och hans team för att räkna ut hur sådana kiseldioxidkorn kunde bildas i de kollapsande lagren av en döende stjärna. De fann att de kunde reproducera syre-18 anrikning av de två kornen genom blandning av små mängder material från en stjärns syre-rika inre zoner och den syre-18-rika helium / kolzon med stora mängder material från det yttre väte supernovas kuvert.
I själva verket, sade Haenecour, blandningen som producerade sammansättningen av de två kornen var så lika, kornen kan väl ha kommit från samma supernova - kanske samma som utlöste kollapsen av det molekylära molnet som bildade vårt solsystem.
"Det är lite som att lära sig hemligheterna för familjen som bodde i ditt hus på 1800-talet genom att undersöka dammpartiklar som de lämnade efter i sprickor i golvskivorna."
Forntida meteoriter, några mikroskopiska korn av stjärnsand och en massa av laborationer ... det är ett exempel på kosmiska kriminaltekniker när det är bäst!
Källa: Washington University i St. Louis
