一个国际科学家小组分析了一系列presolar谷物目的是了解它们真正的恒星起源。
Palmerini等．分析了从原始陨石中提取的SiC星尘颗粒中测量到的重中子捕获元素的同位素组成，将它们解释为质量介于2 - 3个太阳质量和太阳金属度之间的恒星AGB阶段中发生的s过程核合成的结果。图片来源:刘南/安德鲁·戴维斯/美国宇航局。
圣路易斯华盛顿大学的刘南博士和他的同事使用最先进的质谱计NanoSIMS，测量了一组元素的同位素，包括太阳能前碳化硅(SiC)颗粒中的氮(N)、镁(Mg)和铝(Al)。
通过改进他们的分析方案，并利用新一代等离子离子源，他们能够以比以前的研究更好的空间分辨率来可视化他们的样品。
“太阳系前的颗粒已经嵌入陨石46亿年了，有时表面还覆盖着太阳物质，”刘博士说。
“多亏了改进的空间分辨率，我们的团队能够看到颗粒表面的铝污染，并在数据缩减期间只包括来自颗粒核心的信号，从而获得真正的恒星信号。”
研究人员用离子束长时间溅射碳化硅颗粒，以暴露干净的内部颗粒表面，以便进行同位素分析。
他们发现，当晶粒暴露于扩展离子溅射后，其N同位素比值大大增加。
恒星的同位素比率很难测量，但C和N同位素是两个例外。
根据观测到的恒星的同位素比值，新的太阳系前颗粒的C和N同位素数据直接将这些颗粒与不同类型的碳星联系起来。
“这项研究中获得的新同位素数据令像我这样的恒星物理学家和核天体物理学家感到兴奋，”佩鲁贾大学(University of Perugia)的研究人员毛里齐奥·布索(Maurizio Busso)博士说。
“事实上，在过去20年里，太阳系前碳化硅颗粒的‘奇怪’N同位素比例一直是令人担忧的一个显著来源。”
“新的数据解释了太阳系前星尘颗粒中最初存在的物质和后来附着的物质之间的差异，从而解决了社区中一个长期存在的谜题。”
作者测量了放射性同位素26Al是早期太阳系和太阳系外年轻行星体演化过程中的一个重要热源。
他们推断最初存在大量的26在所有测量的颗粒中，如当前模型所预测的。
他们决定了26铝是由他们测量的颗粒的母星产生的。
他们得出结论，恒星模型预测26与谷物数据相比，Al至少高出了2倍。
“数据模型的补偿可能指向相关核反应速率的不确定性，并将激励核物理学家在未来追求更好的测量这些反应速率，”刘博士说。
新的研究结果将收集到的一些太阳系前的颗粒与我们所知甚少、具有特殊化学成分的碳星联系起来。
这些颗粒的同位素数据表明，这些碳恒星在高于预期的温度下发生了氢燃烧过程。
这些信息将有助于天体物理学家构建恒星模型，以更好地理解这些恒星物体的演化。
“随着我们对尘埃来源的了解越来越多，我们可以获得更多关于宇宙历史的知识，以及宇宙中各种恒星物体是如何演变的，”刘博士说。
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莎拉Palmerini等．2021.太阳系前颗粒同位素比值对AGB核合成的核和恒星参数的限制。已在出版社;arXiv: 2107.12037
