據外媒報道，一些原始的隕石包含了太陽系最初的構件記錄，包括在太陽形成之前死亡的古星中形成的晶粒。研究這些前太陽系顆粒的最大挑戰之一是確定每顆顆粒來自哪種類型的恆星。
來自聖路易斯華盛頓大學文理學院物理學研究助理教授Nan Liu是《Astrophysical Journal Letters》上一項新研究的第一作者，該研究分析了一組不同的前太陽系晶粒，其目的是實現它們真正的恆星起源。
Liu和她的團隊使用了一個被稱為NanoSIMS的先進質譜儀來測量一套元素的同位素，包括碳化硅(SiC)晶粒中的N和Mg-Al同位素。通過完善他們的分析方案及利用新一代的等離子體離子源，科學家們能以比以往研究更好的空間分辨率來觀察他們的樣品。
Liu說道：“前太陽系顆粒已經在隕石中嵌入了46億年，並且有時在表面上塗有太陽物質。由於空間分辨率的提高，我們的團隊能看到附着在顆粒表面的鋁污染並通過在數據還原期間只包括來自顆粒核心的信號來獲得真正的恆星特徵。”
科學家們使用離子束長時間濺射晶粒從而為他們的同位素分析暴露出乾淨的晶粒內部表面。研究人員發現，同一晶粒的N同位素比率在晶粒暴露於長時間的離子濺射后大大增加。
對於恆星來說，同位素比率很少能被測量到，但C和N同位素是兩個例外。這項研究中報告的前太陽系晶粒的新的C和N同位素數據，根據這些恆星觀察到的同位素比率，直接將這些晶粒跟不同類型的碳星聯繫起來。
“這項研究中獲得的新的同位素數據對於像我這樣的恆星物理學家和核天體物理學家來說是令人興奮的，”這項研究的共同作者Maurizio Busso說道，“事實上，在過去的二十年裡，前太陽系SiC晶粒的‘奇怪’N同位素比率一直是一個令人關注的來源。新數據解釋了原先存在於前太陽系星塵粒中的東西和後來附着的東西之間的差異，這解決了社區中一個長期存在的難題。”
據悉，這項研究還包括對放射性同位素鋁-26（26Al）的重要探索，這是早期太陽系以及其他太陽系外年輕行星體演化過程中的一個重要熱源。科學家們推斷出在所有測量的晶粒中最初存在大量的26Al，正如目前的模型所預測的那樣。這項研究確定了他們測量的晶粒的“母星”產生了多少26Al。Liu和她的合作者們得出結論，跟晶粒數據相比，恆星模型對26Al的預測至少高了2倍。
另外，Liu還指出，數據跟模型的偏移可能指向相關核反應速率的不確定性並將促使核物理學家在未來追求對這些反應速率的更好測量。
研究小組的結果將這個系列中的一些太陽系前晶粒跟不為人知的具有奇特化學成分的碳星聯繫起來。
這些晶粒的同位素數據表明，在這種碳星中發生的H燃燒過程的溫度高於預期。這些信息將幫助天體物理學家構建恆星模型以更好地了解這些恆星物體的演變。
“隨着我們更多地了解塵埃的來源，我們可以獲得更多關於宇宙歷史和其中各種恆星物體如何演變的知識，”Liu說道。