eso1826hu — Tudományos közlemények

Csillagmaradvány árulja el a radioaktív molekulák eredetét

Az ALMA megfigyelései segítségével radioaktív alumíniumot találtak a CK Vulpeculae csillagmaradványban

2018. július 30.

A csillagászok az ALMA és NOEMA műszerekkel először mutattak ki egyértelműen radioaktív molekulákat a csillagközi térben. A molekula radioaktív tagja az alumínium egyik izotópja. A megfigyelések azt mutatják, hogy ez az izotóp két csillag ütközése nyomán szóródott szét a világűrben, aminek a nyomán kialakult a CK Vulpeculae jelű csillagmaradvány. Most először találtak ilyen elemet közvetlen úton, és úgy, hogy annak forrását is azonosítani tudták. Korábban csillagközi radioaktív anyagot csak a gamma-sugárzása révén sikerült érzékelni, ám annak pontos forrását nem tudták feltárni.

A Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA) által vezetett kutatócsoport az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) és a NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) műszerekkel fedezte fel a radioaktív alumínium-26 izotóp forrását. A CK Vulpeculae néven ismert égitestet először 1670-ben pillantották meg, amikor fényes vörös nóvaként tűnt fel az égbolton. A kezdetben szabad szemmel is látható vendégcsillag gyorsan halványodott, a visszahagyott maradvány pedig – egy halovány központi csillag által mind jobban szétfújt derengő anyagfelhő – ma már csak nagy teljesítményű távcsövekkel tanulmányozható.

348 évvel a felfedezést követően ennek a robbanásban összeolvadt kettőscsillagnak a maradványai segítették hozzá a csillagászokat az alumínium 26-os tömegszámú radioaktív izotópjának az egyértelmű kozmoszbeli felfedezéséhez. Most először találtak kétséget kizáró módon a Naprendszeren túl instabil, radioaktív molekulát. Az instabil izotópok atommagjában energiatöbblet van, amelytől előbb vagy utóbb stabil atommaggá bomolva megszabadulnak.

„Most először figyeltük meg ezt az izotópot egy csillagszerű égitestben. Ez a galaxis kémiai fejlődésének tágabb problémája szempontjából is fontos eredmény” – jegyzi meg Kamiński. – „Elsőként azonosítottuk közvetlen módon a radioaktív alumínium-26 atommagok egy aktív forrását.”

Kamiński és csapata alumínium-26 és fluor atomokból álló alumínium-fluorid (26AlF) molekulákat talált a CK Vulpeculae körüli törmelékfelhőben, a Földtől 2000 fényév távolságban. A molekulák világűrbeli pörgésük és bukdácsolásuk során jellegzetes elektromágneses sugárzást bocsátanak ki a milliméteres hullámhossztartományban, olyankor, amikor megváltozik a perdületük. A csillagászok számára ez a legalkalmasabb módszer a világűrbeli molekulák kimutatására [1].

Ennek a konkrét izotópnak a megfigyelése mélyebb betekintést enged a CK Vulpeculaet létrehozó csillagok összeolvadásának folyamatába. Az eredmény azt is megmutatta, hogy a csillagok mélyének anyaga, amelyben az ilyen nehéz elemek és radioaktív izotópjaik létrejönnek, egy ütközés során felkeveredhet és kirepülhet a világűrbe.

„Egy három évszázaddal ezelőtti ütközés során széttépett csillag belső részeit láthatjuk.” – fűzi hozzá Kamiński.

A csillagászok azt is ki tudták számítani, hogy mindkét összeütköző csillag viszonylag kis tömegű volt; egyiküknek egy 0,8 és 2,5 naptömeg közötti vörös óriás csillagnak kellett lennie.

Radioaktivitása miatt az alumínium-26 atommagok stabilabb magokká fognak átalakulni, miközben a bennük lévő egyik proton neutronná bomlik. Ennek a folyamatnak a során a gerjesztett állapotba kerülő atommag egy nagyon nagy energiájú fotont is kibocsát, amit gamma-sugárzásként érzékelünk [2].

A gamma-sugarak korábbi megfigyelései már utaltak arra, hogy az egész Tejútrendszerben összesen nagyjából két naptömegnyi alumínium-26 izotóp lehet, ám azt eddig nem tudtuk, hogy honnan származik ez az anyag. Ráadásul a gamma-sugarak megfigyelésének sajátosságai miatt azok pontos forrása is nagyrészt rejtve maradt. Az itt bemutatott megfigyelések révén a csillagászok tehát most elsőként detektáltak egyértelműen egy instabil radioaktív izotópot a Naprendszeren kívüli molekulákban. Ugyanakkor a kutatók azt is megállapították, hogy a CK Vulpeculaehoz hasonló égitestek valószínűleg nem az alumínium-26 legfontosabb forrásai a galaxisunkban. A CK Vulpeculae által kidobott alumínium-26 össztömege durván a Pluto tömegének egynegyedét teszi ki. Az ilyen események ritkaságát figyelembe véve nem valószínű, hogy csak az összeolvadó csillagok szolgáltatják a szóban forgó izotópot a Tejútrendszer számára. Ennek a radioaktív izotópnak a további vizsgálata tehát tartogathat még újabb felfedezéseket.


Megjegyzés

[1] A molekulák jellegzetes sugárzási mintázatait általában laboratóriumi spektroszkópiai kísérletekben állapítják meg. Ez azonban a 26AlF esetében nem lehetséges, mivel ilyen molekulák a Földön nem léteznek. A németországi Kasseli Egyetem laboratóriumának kísérleti asztrofizikusai ezért a stabil és gyakori 27AlF molekulákat tanulmányozva számították ki a 26AlF sugárzási színképét.

[2] Az alumínium-26 atommagjában 13 proton és 13 neutron található, vagyis eggyel kevesebb neutron van benne, mint a stabil alumínium-27 atommagokban. A bomlás során ebből egy teljesen másfajta elem, magnézium-26 keletkezik.

További információ

Az itt bemutatott tudományos eredményeket a szerzők a Nature Astronomy folyóiratban hamarosan megjelenő „Astronomical detection of a radioactive molecule 26AlF in a remnant of an ancient explosion” című cikkükben ismertetik.

A kutatócsoport tagjai: Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Romuald Tylenda (N. Copernicus Astronomical Center, Varsó, Lengyelország), Karl M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Németország), Amanda Karakas (Monash Centre for Astrophysics, Melbourne, Ausztrália), Jan Martin Winters (IRAM, Grenoble, Franciaország), Alexander A. Breier (Laborastrophysik, Universität Kassel, Németország), Ka Tat Wong (Monash Centre for Astrophysics, Melbourne, Ausztrália), Thomas F. Giesen (Laborastrophysik, Universität Kassel, Németország) és Nimesh A. Patel (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA).

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenöt tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort  egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése fókuszál annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb látható hullámhosszakon üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső. A világ legnagyobb égboltfelmérő teleszkópja, a VISTA az infravörös hullámhossztartományban működik, míg a VLT Égboltfelmérő Távcső az optikai hullámhosszak legnagyobb dedikált égboltfelmérő műszere. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39-méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Linkek

Kapcsolat

Tomasz Kamiński
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Massachusetts, USA
E-mail: tomasz.kaminski@cfa.harvard.edu

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso1826 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso1826hu
Név:CK Vulpeculae
Típus:Milky Way : Star : Type : Variable : Nova
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2018NatAs...2..778K

Képek

Radioaktív molekulák egy összeolvadt kettőscsillag maradványaiban
Radioaktív molekulák egy összeolvadt kettőscsillag maradványaiban
Fantáziarajz két csillag összeütközéséről
Fantáziarajz két csillag összeütközéséről
Fantáziarajz a CK Vulpeculae radioaktív molekuláiról
Fantáziarajz a CK Vulpeculae radioaktív molekuláiról
A Nova Vul 1670 elhelyezkedése a Kis Róka csillagképben
A Nova Vul 1670 elhelyezkedése a Kis Róka csillagképben
Nagy látószögű felvétel a Nova Vul 1670 környezetéről
Nagy látószögű felvétel a Nova Vul 1670 környezetéről

Tekintse meg