Naukowcy po raz pierwszy zarejestrowali ślady istnienia radioaktywnych cząsteczek w kosmosie, obserwując jedną z najbardziej niezwykłych gwiazd Drogi Mlecznej, powstałą w wyniku zderzenia dwóch innych gwiazd. Ich odkrycia zostały przedstawione w czasopiśmie Nature Astronomy.
„W rzeczywistości udało nam się 'otworzyć' wnętrze gwiazdy, która została rozerwana trzy wieki temu i znaleźć w nim aktywne źródło atomów jednego z najrzadszych i najkrócej żyjących izotopów aluminium. Odkrycie aluminium-26 w jego pozostałościach pomoże nam lepiej zrozumieć, jak przebiega ewolucja chemiczna naszej Galaktyki”- mówi Tomasz Kamiński z Uniwersytetu Harvarda (USA).
Strata ekumeniczna
Po Wielkim Wybuchu we wszechświecie były tylko trzy pierwiastki - wodór, hel i śladowe ilości litu. Jednak po 300 milionach lat, kiedy pojawiły się pierwsze gwiazdy, zaczęły pojawiać się cięższe pierwiastki, zrodzone w trakcie reakcji termojądrowych w trzewiach gwiazd.
Dzisiejsi naukowcy uważają, że wszystkie pierwiastki cięższe od żelaza, w tym złoto, uran oraz inne metale ciężkie i ziem rzadkich, powstały w dużej mierze z eksplozji supernowych, ponieważ temperatura i ciśnienie wewnątrz gwiazd są zbyt niskie, aby mogły się szybko uformować.
Z drugiej strony niedawne próby oszacowania ilości złota i innych ciężkich pierwiastków generowanych przez supernowe sugerują, że te ostatnie tworzą te substancje niezwykle wolno. Oznacza to, że w ich narodzinach mogły być zaangażowane inne, bardziej egzotyczne procesy, takie jak zderzenia gwiazd neutronowych.
Kamiński i jego koledzy odkryli kolejne źródło astronomicznych „metali” bezpośrednio związanych z formowaniem się Ziemi i innych planet, obserwując jedną z najdziwniejszych gwiazd w galaktyce, gwiazdę CK w konstelacji Kurki.
Film promocyjny:
Jest to najstarsza „nowa gwiazda”, odkryta i zbadana przez zawodowych astronomów pod koniec XVII wieku. Mówiąc tym słowem, naukowcy nie mają na myśli naprawdę nowych luminarzy, ale już istniejące gwiazdy, których jasność gwałtownie wzrosła, a następnie uległa wpływowi pewnych wewnętrznych procesów lub interakcji z innymi ciałami niebieskimi.
W przeciwieństwie do większości innych nowych, CK Vulpeculae eksplodowała w 1670 roku nie w wyniku interakcji między białymi karłami i zwykłymi gwiazdami, ale z powodu jeszcze bardziej katastrofalnego zdarzenia - czołowego zderzenia dwóch małych gwiazd.
Ten „kosmiczny wypadek” doprowadził do eksplozji, prawie równej sile eksplozji supernowej i narodzin nowej gwiazdy, małego czerwonego lub pomarańczowego karła. Gwiazda ta była kilka tysięcy razy słabsza od samego wybuchu, który trwał około dwóch lat, dlatego astronomowie do tej pory nie mogą znaleźć CK Vulpeculae.
Fabryka izotopów
Jak zauważa Kamiński, jego zespół nie był zainteresowany samą gwiazdą, ale świecącą mgławicą, która wyłoniła się po eksplozji. Wewnątrz, jak od dawna podejrzewali naukowcy, musi znajdować się ogromna liczba rzadkich izotopów różnych pierwiastków, które powstały w momencie zderzenia luminarzy, kiedy temperatury i ciśnienia wewnątrz ich materii osiągnęły rekordowo wysokie wartości.
Szczególnie interesujący dla naukowców jest glin-26, jeden z najrzadszych izotopów tego metalu na Ziemi, który obecnie nie istnieje w przyrodzie. Ten rodzaj metalu, zdaniem fizyków, powstaje tylko podczas eksplozji supernowych oraz we wnętrzu super gorących „kudłatych” luminarzy, tak zwanych gwiazd Wolfa-Rayeta, i bardzo szybko zmienia się w stabilny magnez-26 przez kilka milionów lat po urodzeniu.
Pierwotna materia Układu Słonecznego, o czym świadczy proporcja izotopów magnezu w materii starożytnych meteorytów, zawierała duże ilości glinu-26. To postawiło przed naukowcami jedną z głównych tajemnic w historii powstania Ziemi i innych planet - skąd pochodzi ten izotop, czy supernowe były jego jedynym źródłem i gdzie mogło się narodzić Słońce.
Kaminsky i jego koledzy zdołali częściowo rozwiązać tę zagadkę, obserwując gazowo-pyłowy „całun” CK Vulpeculae za pomocą mikrofalowego teleskopu APEX zainstalowanego na chilijskim płaskowyżu Chahnantor. Podobnie jak jego „starsza siostra”, Obserwatorium ALMA, może śledzić ruch nawet najzimniejszych i najmniejszych cząsteczek w tak gęstych nagromadzeniach gazu i pyłu.
Jak się okazało, wewnątrz mgławicy otaczającej CK Vulpeculae znajduje się dość duża ilość tego metalu w postaci cząsteczek zawierających jeden atom glinu-26 i fluoru. Ich łączna masa, zdaniem astrofizyków, była dość duża - około 3,4 tryliona ton, co odpowiada jednej czwartej masy Plutona.
Jak zauważa Kaminsky, były one pierwszymi radioaktywnymi cząsteczkami, które naukowcom udało się znaleźć w przestrzeni kosmicznej, i pierwszym dowodem na to, że nie całe aluminium-26 jest wytwarzane przez supernowe i gorące gwiazdy. Naukowcy mają nadzieję, że dalsze obserwacje tej niezwykłej gwiazdy pomogą zrozumieć, jaką rolę odgrywają takie zderzenia gwiazd w ewolucji chemicznej Galaktyki i powstawaniu planet potencjalnie nadających się do zamieszkania.