Rozervaná těla hvězd odhalují původ radioaktivních molekul

Astronomům pracujícím s radioteleskopy ALMA a NOEMA se poprvé podařilo v mezihvězdném prostoru identifikovat radioaktivní molekulu obsahující nestabilní izotop hliníku. Pozorování ukázala, že hliník se do vesmíru uvolnil následkem kolize dvou hvězd, která po sobě zanechala pozůstatky hmoty známé jako CK Vulpeculae. Vůbec poprvé se tak ve vzdáleném vesmíru podařilo zaznamenat tento izotop hliníku pocházející ze známého zdroje. Předchozí pozorování byla učiněna v oboru gama záření a přesný původ izotopu tak zůstal neznámý.

Tým vědců pod vedením Tomasze Kamińskieho (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA) použil při svém výzkumu radioaktivního izotopu hliníku 26Al radioteleskopy ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array). Zdroj známý pod označením CK Vulpeculae byl poprvé zaznamenán již v roce 1670 a tehdy se pozorovatelům na obloze zjevil jako jasná červená ‚nová hvězda‘.

Přestože byla zpočátku pozorovatelná i pouhým okem, velmi rychle zeslábla, a nyní je potřeba ke spatření těchto pozůstatků po spojení dvou hvězd použít velkých dalekohledů, ve kterých je patrná slabá centrální hvězda obklopená halem zářící hmoty rozptylující se do okolního prostoru.

Celých 348 let poté, co byl tento jev pozorován, nesou pozůstatky tohoto explozivního spojení dvou hvězd jasné a přesvědčivé známky přítomnosti radioaktivního izotopu hliníku 26Al. Je součástí první radioaktivní molekuly spolehlivě detekované mimo Sluneční soustavu. Nestabilní izotopy mají přebytek jaderné energie a postupně se rozpadají na stabilní formy.

TIP:   Hlubinami vesmíru s dr. Martinem Urbancem (2/2)

První pozorování tohoto izotopu u hvězdného objektu je důležité také v širším kontextu chemické evoluce celé Galaxie,“ upozorňuje Tomasz Kamiński. „Vůbec poprvé se podařilo přímo a spolehlivě identifikovat aktivní zdroj radioaktivního izotopu hliníku 26Al.“

Týmu Tomasze Kamińskieho se podařilo nalézt neklamné spektrální známky molekuly monofluoridu hliníku (26AlF) v pozůstatcích hmoty obklopujících hvězdu CK Vulpeculae, která se nachází asi 2 tisíce světelných let od Slunce. Při svém pohybu v kosmickém prostředí tyto molekuly rotují, otáčejí se a při rotačním přechodu emitují typické spektrum záření milimetrových vlnových délek. Pro astronomy je tato metoda identifikace molekul ve vesmíru neocenitelná.

Pozorování tohoto konkrétního izotopu nabízí aktuální pohled na proces sloučení, kterým vznikla hvězda CK Vulpeculae. Rovněž demonstruje, že hluboké, husté, vnitřní vrstvy hvězd, ve kterých se utvářejí těžké chemické prvky a radioaktivní izotopy, mohou být promíseny a vyvrženy do okolního vesmíru během hvězdných kolizí.

Pozorujeme v podstatě vnitřnosti hvězd rozervaných před třemi stoletími při vzájemné kolizi,“ poznamenává Tomasz Kamiński. Astronomům se rovněž podařilo určit, že hvězdy, které se spojily, měly relativně malou hmotnost – jedna z nich patrně byla rudým obrem o hmotnosti mezi 0,8 a 2,5 hmotnosti Slunce.

Vzhledem k tomu, že hliník 26Al je radioaktivní, rozpadá se do stabilnější formy (jiného prvku) procesem, při kterém se jeden z protonů v jádře přemění na neutron. Přitom jádro vyzáří foton o velmi vysoké energii, který pozorujeme v oboru záření gama.

Starší pozorování záření gama ukázala, že v Galaxii se v současnosti nachází celkem asi 2 hmotnosti Slunce v podobě hliníku 26Al, ale procesy, které radioaktivní izotopy vytvořily, zůstaly neznámé. Kromě toho způsob, jakým bylo gama záření detekováno, neumožňoval ani přesněji určit jeho původ. S novými daty se však astronomům podařilo tyto nestabilní radioizotopy v molekulách poprvé spolehlivě detekovat v místech mimo Sluneční soustavu.

Členové týmu však zároveň došli k závěru, že produkce hliníku 26Al objekty podobnými CK Vulpeculae pravděpodobně není hlavním zdrojem tohoto izotopu v naší Galaxii. Hmotnost hliníku 26Al v obálkách CK Vulpeculae je podle jejich odhadu srovnatelná zhruba se čtvrtinou hmotnosti trpasličí planety Pluto.

A vzhledem k ojedinělosti těchto událostí je vysoce nepravděpodobné, že jsou jedinými producenty tohoto izotopu v Galaxii. Prostor pro další výzkum přítomnosti tohoto radioaktivního prvku ve vesmíru tak zůstává otevřený.

Zdroj: Vědecká tisková zpráva ESO, foto: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), T. Kamiński; Gemini, NOAO / AURA / NSF; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton, NRAO / AUI / NSF; S. Dagnello. Doporučený odkaz: Identifying the first radioactive molecule in spaceAstronomical detection of a radioactive molecule 26AlF in a remnant of an ancient explosion (PDF)