นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne ของกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) ทำงานร่วมกับทีมนานาชาติ ได้ค้นพบกุญแจสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ "เมล็ดพืชที่มีแสงอาทิตย์" ที่พบในอุกกาบาตบางชนิด การค้นพบนี้ทำให้กระจ่างเกี่ยวกับธรรมชาติของการระเบิดของดาวและที่มาขององค์ประกอบทางเคมี มันยังให้วิธีการใหม่ในการวิจัยทางดาราศาสตร์อีกด้วย

ดาริอัสซ์ เซเวริเนียก นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ทดลองในแผนกฟิสิกส์ของอาร์กอนน์ กล่าวว่า "เมล็ดพืชที่มีแสงน้อยซึ่งมีขนาดประมาณหนึ่งไมครอนคือเศษซากจากการระเบิดของดาวฤกษ์ในอดีตอันไกลโพ้น ก่อนที่ระบบสุริยะของเราจะมีอยู่จริง" เศษซากดาวจากการระเบิดในที่สุดก็กลายเป็นอุกกาบาตที่ชนเข้ากับโลก

การระเบิดของดาวฤกษ์ที่สำคัญมีสองประเภท ดวงหนึ่งที่เรียกว่า "โนวา" เกี่ยวข้องกับระบบดาวคู่ โดยที่ดาวฤกษ์หลักโคจรรอบดาวแคระขาว ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นสูงมากซึ่งมีขนาดเท่ากับโลกแต่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ของเรา สสารจากดาวฤกษ์หลักถูกดาวแคระขาวดึงออกไปอย่างต่อเนื่องเนื่องจากสนามโน้มถ่วงที่เข้มข้นของมัน มวลสารที่สะสมนี้ทำให้เกิดการระเบิดแสนสาหัสทุกๆ 1,000 ถึง 100,000 ปี และดาวแคระขาวจะปล่อยมวลที่เทียบเท่ากับมวลของโลกมากกว่าสามสิบดวงออกสู่อวกาศระหว่างดวงดาว ใน "ซุปเปอร์โนวา" ดาวฤกษ์ที่ยุบตัวเพียงดวงเดียวจะระเบิดและขับมวลส่วนใหญ่ของมันออกมา

โนวาและซูเปอร์โนวาเป็นแหล่งกำเนิดของการปะทุของดาวฤกษ์ที่รุนแรงและบ่อยครั้งที่สุดในกาแลคซีของเรา และด้วยเหตุนี้ พวกมันจึงตกอยู่ภายใต้การสืบสวนทางดาราศาสตร์ที่เข้มข้นมานานหลายทศวรรษ ได้เรียนรู้มากมายจากพวกเขา เช่น เกี่ยวกับที่มาของธาตุที่หนักกว่า

"วิธีใหม่ในการศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้คือการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและไอโซโทปของเมล็ดข้าวพรีโซลาร์ในอุกกาบาต" Seweryniak อธิบาย "สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษสำหรับการวิจัยของเราคือปฏิกิริยานิวเคลียร์เฉพาะที่เกิดขึ้นในโนวาและซูเปอร์โนวา - การดักจับโปรตอนบนไอโซโทปของคลอรีน - ซึ่งเราสามารถศึกษาทางอ้อมในห้องปฏิบัติการเท่านั้น"

ในการดำเนินการวิจัย ทีมงานได้บุกเบิกแนวทางใหม่สำหรับการวิจัยฟิสิกส์ดาราศาสตร์ มีการใช้ Gamma-Ray Energy Tracking In-beam Array (GRETINA) ร่วมกับ Fragment Mass Analyzer ที่ Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS) ซึ่งเป็นสำนักงานผู้ใช้วิทยาศาสตร์ของ DOE สำหรับฟิสิกส์นิวเคลียร์ GRETINA เป็นระบบตรวจจับล้ำสมัยที่สามารถติดตามเส้นทางของรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ เป็นหนึ่งในสองระบบดังกล่าวในโลก

เมื่อใช้ GRETINA ทีมงานได้ทำการศึกษาสเปกโตรสโคปีของรังสีแกมมาโดยละเอียดเป็นครั้งแรกเกี่ยวกับนิวเคลียสที่สำคัญทางดาราศาสตร์ของไอโซโทป อาร์กอน-34 จากข้อมูล พวกเขาคำนวณอัตราปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับการจับโปรตอนบนไอโซโทปของคลอรีน (คลอรีน-33)

"ในทางกลับกัน เราสามารถคำนวณอัตราส่วนของไอโซโทปกำมะถันต่างๆ ที่เกิดจากการระเบิดของดาวได้ ซึ่งจะทำให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถระบุได้ว่าเมล็ดพืชก่อนสุริยะนั้นมีต้นกำเนิดจากโนวาหรือซุปเปอร์โนวาหรือไม่" Seweryniak กล่าว ทีมงานยังได้ใช้ข้อมูลที่ได้มาเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับการสังเคราะห์องค์ประกอบต่างๆ ในการระเบิดของดาวอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ทีมงานกำลังวางแผนที่จะดำเนินการวิจัยต่อไปกับ GRETINA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามทั่วโลกในการเข้าถึงความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับการสังเคราะห์นิวเคลียสขององค์ประกอบในการระเบิดของดาวฤกษ์บาคาร่า สมัครบาคาร่า