Irradiation in the early solar system and the origin of short-lived radionuclides

The origin of short-lived (T∼1T∼1 Myr) radionuclides (SRs) in the early solar system is a matter of debate. Some short-lived radionuclides had abundances in the solar protoplanetary disk in excess compared to the expected galactic background (Be7, Be10, Al26, Cl36, Ca41 and possibly Mn53 and Fe60). These SRs thus either originated from a supernova contamination, or were produced by in situ irradiation of solar system dust or gas, or by Galactic Cosmic Ray (GCR) trapping in the molecular cloud core progenitor of our solar system (for Be10 only). GCR trapping in the molecular cloud core seems to fail to reproduce the initial abundance of Be10, because trapping timescales exceed by one order of magnitude the observed   core lifetimes. On the other hand, irradiation models can synthesize large quantities of Be10 and other SRs (Be7, Cl36, Al26, Ca41 and Mn53). In addition, X-ray observations of young, solar-like stars provide direct evidence for protoplanetary disk irradiation in a different energy window. The initial abundance of Fe60 is poorly known, and its presence in the early solar system might be accounted for galactic abundance rather than by a nearby supernova.

RésuméL’origine des radioactivités éteintes de courte période (T∼1T∼1 Myr) est débattue. Certaines radioactivités éteintes étaient surabondantes dans le disque d’accrétion relativement au bruit de fond galactique (Be7,Be10,Al26,Cl36,Ca41 et peut-être Mn53 et Fe60). Ces radioactivités éteintes sont le résultat, soit d’une contamination du disque par une supernova, soit de l’irradiation du disque protoplanétaire par le rayonnement cosmique solaire, ou encore du piégeage du rayonnement cosmique galactique par le cœur moléculaire précurseur de notre système solaire (dans le cas du Be10 uniquement). Ce dernier mécanisme peine à reproduire l’abondance mesurée du Be10, car les temps de piégeage requis sont trop longs comparés aux durées de vie observées des coeurs moléculaires. En revanche, les modèles d’irradiation peuvent produire sans peine de grandes quantités de Be10 et d’autres radioactivités éteintes (Be7,Cl36,Al26,Ca41 and Mn53). En outre, les observations des jeunes étoiles de masse solaire dans le domaine des rayons X fournissent une preuve directe de l’irradiation autour des étoiles jeunes et indirectement du système solaire primitif. L’abondance initiale du Fe60 dans le système solaire primitif est mal connue : elle pourrait être compatible avec une origine galactique.