“Ez az egyik legizgalmasabb tanulmány, amelyen dolgoztam” – mondja Philipp Heck, a Field Museum kurátora, a Chicagói Egyetem docense és a Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban megjelent, az eredményeket ismertető tanulmány vezető szerzője. “Ezek a legrégebbi szilárd anyagok, amelyeket valaha találtak, és arról árulkodnak, hogyan keletkeztek a csillagok a galaxisunkban.”

A Heck és kollégái által vizsgált anyagokat preszoláris szemcséknek nevezik – ezek az ásványok a Nap születése előtt keletkeztek. “Ezek szilárd csillagminták, igazi csillagpor” – mondja Heck. Ezek a csillagpordarabkák meteoritokban rekedtek, ahol évmilliárdokig változatlanul megmaradtak, így a Naprendszer előtti idők kapszuláivá váltak..

A preszoláris szemcséket azonban nehéz beszerezni. Ritkák, csak a Földre hullott meteoritok körülbelül öt százalékában találhatók meg, és aprók – a legnagyobbak közül száz is elférne a mondat végén lévő ponton. De a Field Museumban van a legnagyobb része a Murchison meteoritnak, a preszoláris szemcsék kincsestárának, amely 1969-ben hullott Ausztráliába, és amelyet a Victoria állambeli Murchison lakói bocsátottak a tudomány rendelkezésére. A Murchison meteoritból a tanulmányhoz szükséges preszoláris szemcséket mintegy 30 évvel ezelőtt a Chicagói Egyetemen izolálták a tanulmányhoz.

“A meteorit darabjainak porrá zúzásával kezdődik ,” magyarázza Jennika Greer, a Field Museum és a Chicagói Egyetem végzős hallgatója és a tanulmány társszerzője. “Miután az összes darabot szétválasztottuk, egyfajta paszta lesz belőle, amelynek csípős tulajdonsága van – olyan szaga van, mint a rothadt mogyoróvajnak.”

Ezt a “rothadt mogyoróvaj-meteorit pasztát” ezután savval feloldották, amíg csak a presoláris szemcsék maradtak meg. “Olyan ez, mintha elégetnénk a szénakazalt, hogy megtaláljuk a tűt” – mondja Heck.”

Mihelyt a preszoláris szemcséket izolálták, a kutatók kitalálták, hogy milyen típusú csillagokból származnak és milyen idősek. “Expozíciós koradatokat használtunk, ami alapvetően a kozmikus sugárzásnak való kitettségüket méri, ami olyan nagy energiájú részecskék, amelyek átrepülnek a galaxisunkon, és áthatolnak a szilárd anyagon” – magyarázza Heck. “E kozmikus sugarak egy része kölcsönhatásba lép az anyaggal, és új elemeket képez. És minél tovább vannak kitéve, annál több ilyen elem képződik.”

“Ezt ahhoz hasonlítom, mintha egy vödröt kitennénk egy esőzéskor. Feltételezve, hogy a csapadékmennyiség állandó, a vödörben felgyülemlő víz mennyisége megmondja, hogy mennyi ideig volt kitéve” – teszi hozzá. Ha megmérjük, hogy hány ilyen új, kozmikus sugárzás által keletkezett elem van jelen egy preszoláris szemcsében, meg tudjuk mondani, hogy mennyi ideig volt kitéve a kozmikus sugárzásnak, ami megmondja, hogy milyen idős.

A kutatók megtudták, hogy a mintájukban lévő preszoláris szemcsék közül néhány a valaha felfedezett legrégebbi – annak alapján, hogy mennyi kozmikus sugárzást szívtak magukba, a legtöbb szemcse 4,6-4,9 milliárd éves lehetett, és néhány szemcse még 5,5 milliárd évnél is idősebb volt. Összehasonlításképpen: a mi Napunk 4,6 milliárd éves, a Föld pedig 4,5 milliárd éves.

A preszoláris szemcsék kora azonban nem jelentette a felfedezés végét. Mivel a preszoláris szemcsék akkor keletkeznek, amikor egy csillag meghal, a csillagok történetéről is tudnak mesélni. És 7 milliárd évvel ezelőtt a jelek szerint rengeteg új csillag keletkezett – egyfajta asztrális baby boom.

“Több fiatal szemcsét találtunk, mint amire számítottunk” – mondja Heck. “A hipotézisünk az, hogy ezeknek a szemcséknek a többsége, amelyek 4,9-4,6 milliárd évesek, a fokozott csillagkeletkezési epizódban keletkezett. Volt egy időszak a Naprendszer kezdete előtt, amikor a szokásosnál több csillag keletkezett.”

Ez a felfedezés muníciót jelent a tudósok közötti vitában arról, hogy az új csillagok állandó ütemben keletkeznek-e, vagy az új csillagok száma az idők során hullámvölgyeket és hullámvölgyeket mutat. “Egyesek úgy gondolják, hogy a galaxis csillagkeletkezési rátája állandó” – mondja Heck. “De ezeknek a szemcséknek köszönhetően most már közvetlen bizonyítékunk van arra, hogy galaxisunkban hétmilliárd évvel ezelőtt meteoritmintákból származó minták alapján egy fokozott csillagkeletkezési időszak volt. Ez tanulmányunk egyik legfontosabb eredménye.”

Heck megjegyzi, hogy nem ez az egyetlen váratlan dolog, amit csapata talált. A fő kutatási kérdésekhez szinte mellékes megjegyzésként, a szemcsékben lévő ásványi anyagok kozmikus sugárzással való kölcsönhatásának vizsgálata során a kutatók azt is megtudták, hogy a preszoláris szemcsék gyakran lebegnek az űrben nagy fürtökbe ragadva, “mint a müzli” – mondja Heck. “Senki sem gondolta, hogy ez ilyen léptékben lehetséges.”

Heck és kollégái várakozással tekintenek mindezen felfedezések elé, amelyek tovább bővítik a galaxisunkról való tudásunkat. “Ezzel a vizsgálattal közvetlenül meghatároztuk a csillagpor élettartamát. Reméljük, hogy ezt fel fogják venni és tanulmányozni, hogy az emberek ezt felhasználhassák a teljes galaktikus életciklus modelljeihez” – mondja.”

Heck megjegyzi, hogy a preszoláris szemcsékkel és a korai Naprendszerrel kapcsolatban még életre szóló kérdések várnak megválaszolásra. “Bárcsak többen dolgoznának ezen, hogy többet tudjunk meg az otthoni galaxisunkról, a Tejútrendszerről” – mondja.”

“Ha egyszer ezt megismertük, hogyan akarunk bármi mást tanulmányozni?” – mondja Greer. “Ez fantasztikus, ez a legérdekesebb dolog a világon.”

“Mindig is csillagászatot akartam végezni olyan geológiai mintákkal, amelyeket a kezemben tarthatok” – mondja Heck. “Annyira izgalmas megnézni a galaxisunk történetét. A csillagpor a legrégebbi anyag, amely a Földre jutott, és ebből megismerhetjük a szülőcsillagainkat, a testünkben lévő szén eredetét, a belélegzett oxigén eredetét. A csillagpor segítségével visszavezethetjük ezt az anyagot a Nap előtti időkig.”

“Ez a következő legjobb dolog, mintha közvetlenül a csillagból tudnánk mintát venni” – mondja Greer.

A tanulmány elkészítéséhez a Field Museum, a Chicagói Egyetem, a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium, a Washingtoni Egyetem, a Harvard Medical School, az ETH Zürich és az Ausztrál Nemzeti Egyetem kutatói járultak hozzá. A finanszírozást a NASA, a TAWANI Alapítvány, a Nemzeti Tudományos Alapítvány, az Energiaügyi Minisztérium, a Svájci Nemzeti Tudományos Alapítvány, a Brazil Nemzeti Tudományos és Technológiai Fejlesztési Tanács és a Field Museum Tudományos és Ösztöndíj Finanszírozási Bizottsága biztosította.