放射性铝-26，真的是被超新星爆炸，恒星风吹到太阳系的吗？

来自包括德克萨斯大学奥斯汀分校斯特拉·奥夫纳在内的一个国际天文学家团队，提出了一种在正在形成行星的恒星系统中形成铝-26的新方式。因为铝-26的放射性衰变被认为为行星的积木(称为行星体)提供了热源，所以对天文学家来说，知道铝-26来自哪里是很重要的，其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。像铝及其放射性同位素铝-26这样的原子，可以让天文学家进行太阳系的'考古’。

令人兴奋的是，今天不同原子的丰度，可以为太阳系在数十亿年前的形成提供线索。自从1976年在阿连德陨石中发现铝-26以来，天文学家们一直在争论早期太阳系中大量铝-26的来源。一些人认为铝-26是被超新星爆炸和大质量恒星的恒星风吹到这里的。然而，这些情景需要很大的机会：太阳和行星必须形成在离大质量恒星恰到好处的距离，这是相当罕见的。研究团队提出了一种不需要外部来源的解释：提出铝-26是在其周围行星形成盘的内部靠近年轻太阳形成。

当物质从行星盘的内缘落到太阳上时，它产生了冲击波，产生了被称为宇宙射线的高能质子。宇宙射线以接近光速的速度离开太阳，撞击周围的行星盘，与同位素铝-27和硅-28相撞，将它们变成铝-26由于铝-26的半衰期非常短，约为77万年，因此在太阳系第一种固体物质凝聚前不久，铝-26一定已经形成或混合到年轻太阳周围的行星形成盘中。它在像地球这样的行星形成中扮演着重要角色。

因为它可以通过放射性衰变提供足够的热量，以产生具有分层内部的行星体(比如地球的固体核心，顶部是岩石地幔，上面是薄薄的地壳)。铝-26的放射性衰变也有助于使早期的小行星变得干燥，从而产生缺水的岩石行星。在我们太阳系最古老的天体，彗星和小行星中，铝-26与铝-27的同位素比率似乎相当恒定。自从在陨石(小行星的碎片)中发现铝-26以来，人们一直致力于为它引入早期太阳系以及铝-26和铝-27之间的固定比例找到一个可信解释。

研究团队将研究重点放在太阳形成过程中的一个过渡期：当年轻恒星周围的气体耗尽，落在太阳上的气体数量显着减少时。几乎所有年轻恒星在最后几十年到几十万年的形成过程中都经历了这种转变。当我们的太阳正在形成时，流入的气体沿着磁力线到达它表面。这产生了一种猛烈的冲击波，也就是加速宇宙射线的“吸积激波”。这些宇宙射线向外流动，直到它们击中行星形成盘中的气体，并引起化学反应。

科学家们为这一过程计算了不同的模型，研究的主要作者、德国科隆大学的布兰特·加奇说：我们发现，低吸积率能够产生太阳系中存在的铝-26，以及铝-26与铝-27的比率。新研究提出的机制一般适用于大范围低质量恒星，包括类太阳恒星。正是在这些系统中，天文学家发现了目前已知的大多数系外行星。通过吸积到正在形成的年轻恒星发出的宇宙射线可能会为铝-26在许多行星系统中的富集提供一条一般途径。

博科园｜研究/来自：德克萨斯大学奥斯汀分校

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab9a38

博科园｜科学、科技、科研、科普

关注【博科园】看更多大美宇宙科学