Pressemeddelelse

Døde stjerner efterlader sig radioaktive molekyler

Den radioaktive isotop aluminium-26 er fundet i stjerneresten CK Vulpeculae ved hjælp af ALMA

30. juli 2018

Den første sikre observation af et radioaktivt molekyle i det interstellare rum er gjort med ALMA og NOEMA. Den radioaktive del af molekylet er en aluminiumisotop. Observationerne viser, at isotopen er spredt ud i rummet efter en kollision imellem de to stjerner, som har efterladt sig en rest med katalogbetegnelsen CK Vulpeculae. Det er første gang, dette grundstof er observeret direkte i en kendt kilde. Tidligere er isotopen fundet via observationer af dens udsendte gammastråler, men den præcise kilde har været ukendt.

Forskerholdet, som ledes af Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), brugte Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) ved opdagelsen af en astronomisk kilde til den radioaktive isotop aluminium-26. Kilden, som kaldes CK Vulpeculae, blev først set i 1670, og på det tidspunkt så den for observatørerne ud til at være en klar rød "ny stjerne". Til en start var den synlig med det blotte øje, men hurtigt svandt lysstyrken, og idag skal der bruges kraftige teleskoper for at se resterne af det, som var en sammensmeltning. Nu ser vi blot en svag centralstjerne, som er omgivet af en glorie af lysende stof, som strømmer ud fra den.

348 år efter at de første observationer af dette sammenstød imellem to stjerner blev gjort, har astronomerne nu fundet klare og overbevisende spor af radioaktiv stråling fra isotopen aluminium-26. Det er første gang, at et af de ustabile radioaktive molekyler med sikkerhed er fundet udenfor vores eget Solsyste. Ustabile isotoper har overskud af kerneenergi, og derfor henfalder de med tiden til en mere stabil form.

"Denne første observation af isotopen her i et stjernelignende himmelobjekt er også vigtig i en bredere forstand omkring den kemiske udvikling af vores galakse," bemærker Kamiński. “Det er første gang, vi direkte har identificeret den aktive kilde til den radioaktive kerne aluminium-26."

Kamiński og forskerholdet har fundet de entydige spektrale spor af molekyler, som består af aluminium-26 og flour (²⁶AlF) i resterne omkring CK Vulpeculae. Afstanden er omkring 2 000 lysår. Når molekylerne tumler igennem Verdensrummet udsender de et tydeligt "fingeraftryk" i lys med millimeter-bølgelængde. Det er en proces, som kaldes rotationsovergange. I astronomernes verden er dette det fineste af det fineste med hensyn til detektering af molekyler[1].

Observationen af lige netop denne isotop giver friske oplysninger om den sammensmeltning, som skabte objektet CK Vulpeculae. Man kan se, at de dybe indre lag i en stjerne, hvor de tunge grundstoffer og de radioaktive isotoper dannes, kan forstyrres så meget, at de bliver kastet ud i rummet, når stjerner kolliderer.

"Det, vi ser er indvoldene af en stjerne, som blev flået op for tre hundrede år siden ved en kollision," bemærker Kamiński.

Astronomerne har også fundet ud af, at de to stjerner, som stødte sammen var forholdsvis lette; den ene var en rød kæmpestjerne, som vejede et sted imellem 0,8 og 2,5 gange mere end Solen.

På grund af radioaktiviteten vil aluminium-26 henfalde til mere stabile grundstoffer, og i det forløb henfalder en af protonerne i kernen til en neutron. Samtidig udsender den kraftigt eksiterede atomkerne en foton med meget høj energi - det, vi observerer som en gammastråle[2].

Tidligere har målingen af gammastråler vist, at der findes aluminium-26 spredt rundt omkring i Mælkevejen i en størrelsesorden, som svarer til to gange Solens masse, men den proces, som dannede de radioaktive atomer har ikke været kendt. Desuden er det en følge af den måde, som vi detekterer gammastråler, at den præcise oprindelse ikke har været kendt. Med de nye målinger har astronomerne med sikkerhed for første gang detekteret en ustabil radioisotop udenfor vores Solsystem.

Men i samme forbindelse har forskerholdet så også konkluderet, at dannelsen af aluminium-26 i objekter af samme type som CK Vulpeculae sandsynligvis ikke er hovedkilden til aluminium-26 i Mælkevejen. I CK Vulpeculae alene findes der aluminium-26 i en mængde, som svarer nogenlunde til en fjerdedel af, hvad Pluto vejer. Stjernesammenstød som dette her er så sjældne, at de næppe er hovedkilden til den radioaktive isotop i Mælkevejen. Det åbner så til gengæld døren for nødvendigheden af yderligere studier af denne slags radioaktive molekyler.

Noter

[1] De karakteristiske fingeraftryk af molekylerne måles sædvanligvis i laboratorier. I tilfældet med ²⁶AlF kan det dog ikke lade sig gøre, for aluminium-26 findes ikke her på Jorden. Astrofysikere fra University of Kassel brugte derfor tilsvarende data fra stabile og hyppigt forekommende molekyler af ²⁷AlF til at beregne, hvordan det sjældne stof  ²⁶AlF bør opføre sig.

[2] Aluminium-26 indeholder 13 neutroner i kernen (det er en neutron færre end den stabile isotop aluminium-27). Når stoffet henfalder, bliver det til magnesium-26, som er et helt andet grundstof.

Mere information

Forskningsresultaterne her offentliggøres i en artikel med titlen, Astronomical detection of a radioactive molecule ²⁶AlF in a remnant of an ancient explosion, i tidsskriftet Nature Astronomy.

Forskerholdet består af Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Romuald Tylenda (N. Copernicus Astronomical Center, Warsaw, Polen), Karl M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland), Amanda Karakas (Monash Centre for Astrophysics, Melbourne, Australien), Jan Martin Winters (IRAM, Grenoble, Frankrig), Alexander A. Breier (Laborastrophysik, Universität Kassel, Tyskland), Ka Tat Wong (Monash Centre for Astrophysics, Melbourne, Australien), Thomas F. Giesen (Laborastrophysik, Universität Kassel, Tyskland) and Nimesh A. Patel (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Den originale forskningsartikel
• Fotos af ALMA
• Blog post med flere detaljer

Kontakter

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

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Email: pio@eso.org

Ole J. Knudsen (press contact Danmark)
ESO Science Outreach Network and Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
Email: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1826 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.