Na čem pracujeme: Nová analýza naznačuje původ anomálie berylia-10 na Zemi ve výbuchu supernovy
Nová studie využívající data z mise Gaia zjistila, že anomálie zvýšené koncentrace radionuklidu berylia-10 v hlubokomořských sedimentech před 11,5 až 9 miliony lety může být způsobena výbuchem blízké supernovy. Astronomická analýza pohybu Sluneční soustavy a okolních hvězdokup naznačuje, že v tomto období se Slunce nacházelo relativně blízko aktivní oblasti tvorby hvězd, kde mohlo dojít k jedné či více supernovám, což zvýšený obsah berylia-10 na Zemi vysvětluje. Přitom však žádná supernova nebyla natolik blízko, aby způsobila masové vymírání, a nelze vyloučit ani geologické příčiny anomálie. K definitivnímu potvrzení původu je potřeba další výzkum dalších radionuklidů a analýza sedimentů z dalších míst na Zemi.
Nedávná astronomická studie sledující pohyb Sluneční soustavy v minulosti přinesla důkazy, že za zjištěnou anomálií v koncentraci radionuklidu berylia-10 (10Be) v hlubokomořských sedimentech může stát výbuch blízké supernovy. Výzkum využívá vysoce přesná data z mise Gaia Evropské kosmické agentury (ESA) k rekonstrukci drah Slunce a okolních hvězdokup za posledních 20 milionů let a počítá pravděpodobnost, s jakou v době zaznamenané anomálie došlo v blízkosti Země k hvězdné explozi. Výsledky publikované v časopise Astronomy & Astrophysics naznačují, že blízkost Sluneční soustavy k aktivní oblasti tvorby hvězd v pozdním miocénu významně zvyšuje pravděpodobnost astrofyzikálního vysvětlení záhadného nárůstu pozemského berylia-10.
Studie se zaměřila na nedávno objevenou anomální koncentraci kosmogenního berylia-10 nalezenou ve vzorcích odebraných z mořského dna v centrálním a severním Pacifiku. Tento přebytek berylia byl datován do období mezi 11,5 a 9,0 miliony let (Myr) před současností, s maximem přibližně před 10,1 Myr – tedy do doby pozdního miocénu.
Berylium-10 je kosmogenní izotop s poměrně dlouhým poločasem rozpadu (~1,39 Myr). Kosmogenní znamená, že vzniká převážně při srážkách kosmického záření (vysokoenergetických částic) s atomy v horních vrstvách atmosféry. Nadbytek berylia-10 na Zemi tedy může signalizovat zvýšený tok kosmického záření. Takové zvýšení mohou způsobit například výbuchy supernov. Začátek zmíněné anomálie, kolem 11,5 Myr v minulosti, přibližně odpovídá době, kdy Sluneční soustava opouštěla známou oblast tvorby hvězd v Orionu, kde podle odhadů v posledních deseti až patnácti milionů let nejspíš došlo k deseti až dvaceti výbuchům supernov.
Mezinárodní vědecký tým, mezi nimi i Josefa Großschedl z ASU, pro ověření hypotézy zpětně integroval pohyb Slunce a také trajektorie více než 2700 mladých otevřených hvězdokup, u nichž byla k dispozici kvalitní měření polohy a vlastního pohybu, dvacet milionů let do minulosti. Využil přitom kinematická data převážně z mise Gaia. Tým stanovil prahovou vzdálenost 100 parseků jako konzervativní hranici, v jejímž rámci by supernova mohla na Zemi zanechat detekovatelnou stopu.
V kritickém časovém okně mezi 11,5 a 10,1 Myr (tedy v době vzniku a vrcholu anomálie berylia-10) tým spočítal pravděpodobnost, že k některému z výbuchů supernov došlo v různých vzdálenostech od Sluneční soustavy. Výsledky naznačují, že blízká supernova je věrohodným vysvětlením, protože několik tehdy mladých hvězdokup se nacházelo poměrně blízko Sluneční soustavy. Jejich velikosti a stáří navíc ukazují, že v nich velmi pravděpodobně jedna či více hmotných hvězd v minulosti jako supernovy skutečně explodovaly.
Analýza rovněž ukázala, že žádná z uvažovaných hvězdokup se Slunci nepřiblížila na kritickou vzdálenost osmi až dvaceti parseků. To znamená, že i kdyby k výbuchu supernovy skutečně došlo a došlo ke zvýšení toku kosmického záření na Zemi, nebyl by výbuch natolik blízko, aby vyvolal masové vymírání. Závěry přitom zůstávají robustní i po započtení systematických nejistot v geologickém datování (±0,5 Myr).
Ačkoli studie silně podporuje astrofyzikální původ anomálie berylia-10, autoři připouštějí, že nelze vyloučit ani jiné, zejména geologické příčiny – například vznik či zesílení antarktického cirkumpolárního proudu. Kromě toho má anomálie berylia-10 poměrně široké maximum, nikoli ostrý vrchol, jaký by se u supernovy spíše očekával. Na druhou stranu, difúze a přerozdělování prvku v horninách zemské kůry během mnoha milionů let by anomálii přirozeně zhladilo, takže supernova by stále mohla být možnou příčinou.
K jednoznačnému určení, zda má tato anomálie astrofyzikální nebo pozemský původ, budou nutné další analýzy nezávislých záznamů berylia-10 z jiných oblastí světa mimo Tichý oceán. Doplňující výzkum dalších kosmogenních radionuklidů – například manganu-53 (53Mn, poločas ~3,7 Myr) – by mohl přinést další důležité indicie.
E. Maconi, J. Alves, J. Großschedl a kol., The late Miocene 10Be anomaly and the possibility of a supernova, Astronomy and Astrophysics 701 (2025) L14, preprint arXiv:2507.03685
Astronomický ústav AV ČR
