Астрономи з допомогою телескопів ALMA і NOEMA уперше впевнено зареєстрували радіоактивні молекули в міжзоряному просторі. Радіоактивною частиною молекул є ізотоп алюмінію. Спостереження показують ― він був розсіяний в космосі після зіткнення двох зір, яке спричинило до утворення залишку, відомого як об’єкт CK Лисички. Це перше пряме спостереження цього елемента у відомому джерелі. Попередні виявлення ізотопу алюмінію робили на підставі гамма-випромінювання, джерело якого вказати точно було неможливо.
Група науковців під керівництвом Томаша Каміньськи (Tomasz Kamiński) з Гарвардсько-Смітсоніанського центру астрофізики (Кембридж, США) використала Велику міліметрову / субміліметрову антену Атакама (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, ALMA) та Північну розширену міліметрову антену (NOrthern Extended Millimeter Array, NOEMA) для виявлення джерела радіоактивного ізотопу алюмінію-26. Це джерело, яке називають CK Лисички, вперше виявили в 1670 р. На той час спостерігачі його описували як яскраву, червону «нову зорю». Хоча спочатку її було видно неозброєним оком, вона швидко згасла і нині потрібні потужні телескопи, щоб побачити залишки цього злиття — туманну центральну зорю, оточену гало матеріалу, який світиться, віддаляючись від неї.
Уявлення художника про зіткнення двох зір, подібне до того, що спричинило утворення CK Лисички. На вставці показано внутрішню структуру червоного гіганта перед злиттям. Тонкий шар алюмінію-26 (коричневий) оточує гелієве ядро. Широкий конвективний шар (не в масштабі) ― це зовнішній шар зорі. Він може переміщувати матеріал зсередини зорідо поверхні, але він ніколи не досягаєтакої глибини, щоб дістати алюміній-26 і підняти його на поверхню. Тільки зіткнення з іншою зорею може розсіювати алюміній-26. Фото з сайту www.eso.org.
Через 348 років після події, залишки цього вибухоподібного зоряного злиття дозволили чітко та переконливо виявити радіоактивний ізотоп алюмінію, відомий як алюміній-26. Це перша нестабільна радіоактивна молекула, яку впевнено виявлено за межами Сонячної системи. Нестійкі ізотопи мають надлишок ядерної енергії і зрештою розпадаються з утворенням стійких атомів.
«Перше спостереження цього ізотопу в зореподібному об’єкті важливе також в ширшому контексті хімічної еволюції Галактики», ― зазначив Каміньськи. «Це перший випадок, коли активне джерело радіоактивного нукліда алюмінію-26 ідентифіковане прямо».
Каміньськи та його команда виявили унікальні спектральні ознаки молекул, що складаються з алюмінію-26 та фтору (26AlF) у залишках навколо CK Vulpeculae, що містяться на відстані приблизно 2000 світлових років від Землі. Оскільки ці молекули обертаються, то вони випромінюють електромагнітні хвилі в міліметровому діапазоні внаслідок процесу, відомого як обертальний перехід. Астрономи вважають його «золотим стандартом» для виявлення молекул [1].
На цьому ширококутному знімку — ділянка неба навколо точки, де спостерігали спалах Нової Лисички 1670. Залишок Нової дуже слабо видно в центрі поля. Нові спостереження, виконані на телескопі APEX та інших інструментах, показали, що зоря, яка спалахнула на небі Європи в 1670 році, була не Новою, а значно рідкіснішою і яскравою подією: зіткненням зір. Спалах від нього було видно неозброєним оком, але сліди, які він залишив, є такими слабкими, що тільки ретельний аналіз даних, отриманих в субміліметровому діапазоні, дозволив знайти розгадку цього явища через понад 340 років. Фото з сайту www.eso.org.
Спостереження радіоактивного ізотопу алюмінію дає нові уявлення про процес злиття зір, яке спричинило появу CK Лисички. Вони також вказують на те, що глибокі й щільні внутрішні шари зорі, де утворюються важкі елементи та радіоактивні ізотопи, при зіткненні зір можуть бути перемішані й викинуті у простір.
«Ми спостерігаємо нині нутрощі зорі, розірваної три століття тому при зіткненні», — зазначив Каміньськи.
Астрономи також з’ясували, що дві зорі, які злилися, мали відносно малі маси ― вони становили приблизно 0,8 та 2,5 від маси нашого Сонця. Одна з них була червоним гігантом.
Радіоактивний алюміній-26 розпадається з утворенням більш стійкого ізотопу. В цьому процесі один з протонів у його ядрі перетворюється на нейтрон. А збуджене ядро випромінює фотон з дуже високою енергією, який реєструють як гамма-фотон [2].
Реєстрації гамма-випромінювання, виконані раніше, дозволили виявити навколо Молочного Шляху алюміній-26 в кількості майже двох мас Сонця, але процес утворення цих радіоактивних атомів був невідомий. Крім того, метод виявлення гамма-променів не дозволяв встановити їх точне походження.
Водночас, науковці дійшли висновку: об’єкти, подібні до CK Лисички, є малоймовірними виробниками алюмінію-26 в нашій галактиці. Маса алюмінію-26 в CK Лисички — це приблизно чверть маси Плутона. З огляду на те, що зіткнення зір бувають дуже рідко, малоймовірно, що вони єдине джерело цього ізотопу в Галактиці. Потрібне подальше вивчення цих радіоактивних молекул.
Примітки
[1] Характерні спектральні особливості молекул зазвичай виявляють під час лабораторних експериментів. Але в разі 26AlF цей метод непридатний, бо алюмінію-26 на Землі немає. Тому астрофізики з Кассельского університету (Німеччина) використовували отримані в лабораторії спектральні лінії стійких і наявних у великій кількості на Землі молекул 27AlF, щоб встановити з цих вимірів точні спектральні характеристики рідкісних молекул 26AlF.
[2] Ядро алюмінію-26 містить 13 протонів і 13 нейтронів (на один нейтрон менше, ніж в стійкому ізотопі алюмінію-27). Розпадаючись, алюміній-26 перетворюється в магній-26, зовсім інший елемент.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
