Dodano: 06 sierpień 2018r.

Pierwsza detekcja radioaktywnej cząsteczki w przestrzeni kosmicznej

Astronomowie dokonali pierwszej jednoznacznej detekcji radioaktywnej cząsteczki w przestrzeni międzygwiezdnej. Izotop glinu został wyrzucony w przestrzeń po kolizji dwóch gwiazd, a odkrył go zespół badaczy kierowany przez Polaka.

 

Nowe dane zebrane przy pomocy radioteleskopów ALMA i NOEMA jednoznacznie wskazały na radioaktywny izotop aluminium-26. Ten radioaktywny nuklid występuje w przestrzeni międzygwiazdowej w molekułach monofluorku aluminium-26.

Badacze uważają, że radioaktywny związek został wyrzucony w kosmos przez zderzenie dwóch gwiazd. Naukowcy znaleźli go w materii otaczającej CK Vulpeculae. To gwiazda, która powstała w wyniku kolizji - niezwykle rzadkiego wydarzenia widzianego na Ziemi w 1670 roku.

Badania na ten temat ukazały się na łamach „Nature Astronomy”, a głównym autorem publikacja jest Tomasz Kamiński z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge. W zespole badawczym był także drugi Polak - Romuald Tylenda z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN (CAMK PAN).

 

Astronomowie wiedzą o obecności 26Al w przestrzeni kosmicznej od dziesięcioleci. Związek ten wykrywano w ramach obserwacji promieniowania gamma. Jednak to zespół prowadzony przez Kamińskiego po raz pierwszy jednoznacznie potwierdził radioaktywne cząsteczki. W pozostałościach po zderzeniu astronomowie znaleźli wyraźną sygnaturę 26AI. Z poprzednich obserwacji nie wynikało także nic na temat pochodzenia izotopu.

Kiedy zderzają się dwie gwiazdy podobne do Słońca, rezultatem jest spektakularna eksplozja i powstanie zupełnie nowej gwiazdy. Zdarzenie, które doprowadziło do wyrzucenia w przestrzeń radioaktywnej cząsteczki, zostało zaobserwowane na Ziemi w 1670 roku. Ludzie mówili wtedy, że widzieli na niebie jasny, czerwonawy punkt i nazywali go nową gwiazdą.

Kosmiczna kolizja była początkowo dobrze widoczna gołym okiem, ale z czasem światło szybko wyblakło i obecnie potrzeba potężnych teleskopów, by dostrzec pozostałości zderzenia. Tym bardziej, że miało ono miejsce 2280 lat świetlnych od nas w gwiazdozbiorze Liska.

To pierwsza cząsteczka z niestabilnym promieniotwórczym izotopem, która została odkryta poza Układem Słonecznym. - Obserwujemy wnętrzności gwiazdy rozerwane trzy wieki temu w wyniku kolizji. Pierwsze obserwacje tego izotopu w obiekcie typu gwiazdowego są ważne w szerszym kontekście chemicznej ewolucji galaktycznej. Po raz pierwszy w sposób bezpośredni zidentyfikowano aktywnego producenta radioaktywnego nuklidu aluminium-26 – powiedział Kamiński.

Aluminium-26 jest nietrwałą odmianą (izotopem) aluminium. W swoim jądrze atomowym posiada 13 protonów i 13 neutronów, czyli o jeden neutron mniej niż w stabilnym izotopie aluminium-27. Po rozpadzie radioaktywnym aluminium-26 staje się stabilnym magnezem-26.

Warto wspomnieć, iż aluminium-26 nie występuje na Ziemi, dlatego trudno poznać jego dokładne widmo w eksperymentach laboratoryjnych. W związku z tym w analizach oparto się na laboratoryjnych pomiarach stabilnej wersji monofluorku aluminium zawierającego aluminium-27.

Podczas wcześniejszych detekcji aluminium-26 w przestrzeni kosmicznej poza Układem Słonecznym ustalono, że w Drodze Mlecznej występuje ono w ilości około dwóch mas Słońca. Nieznany był jednak proces, który mógł wytworzyć aluminium-26 oraz niezbyt dokładnie znano jego pochodzenie. Odkrycie, że aluminium-26 powstało w wyniku zderzenia dwóch gwiazd względnie małomasywnych, jak to miało miejsce w przypadku CK Vulpeculae, jest więc istotne dla wyjaśnienia tych faktów. Przy czym ilość aluminium-26 powstała w efekcie kolizji w CK Vulpeculae, to około jednej czwartej masy Plutona. A ponieważ obiekty tego typu są rzadkie, to raczej nie mogą być jedynym producentem aluminium-26 w Drodze Mlecznej.

To odkrycie jest interesujące dla technologii. Pokazuje, że spektroskopia fal milimetrowych, a to właśnie na falach o takiej długości odkryto sygnaturę aluminium-26, może być o wiele lepszym narzędziem do lokalizacji źródeł radioaktywnych nuklidów, niż obserwatoria promieniowania gamma.

 

Źródło: National Radio Astronomy Observatory, PAP, fot. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński & M. Hajduk; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton