Σύγκρουση δυο άστρων σκορπίζει στο διάστημα ραδιενεργά μόρια. Pair of Colliding Stars Spill Radioactive Molecules into Space

Ανιχνεύθηκε στο διάστημα το πρώτο ραδιενεργό μόριο, προερχόμενο από τη σύγκρουση δύο άστρων. Artist impression of the collision of two stars, like the ones that formed CK Vul. The inset illustrates the inner structure of one red giant before the merger. A thin layer of 26-aluminum (brown) surrounds a helium core. An extended convective envelope (not to scale), which forms the outermost layer of the star, can mix material from inside the star to the surface, but it never reaches deep enough to dredge 26-aluminum up to the surface. Only a collision with another star can disperse 26-aluminum. Credit: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Επιστήμονες από την Ευρώπη και τις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν το πρώτο ραδιενεργό μόριο στο διάστημα, συγκεκριμένα το μονοφθοριούχο αργίλιο (ή αλουμίνιο) ²⁶AlF, που περιέχει ένα ισότοπο του αργιλίου (αλουμινίου), το ²⁶Al, το οποίο δεν υπάρχει στη Γη. Το μόριο εκτινάχθηκε στο μεσοαστρικό χώρο μετά τη σύγκρουση δύο άστρων.

To Aλουμίνιο-26, ²⁶Al, είναι ένα ραδιενεργό ισότοπο του χημικού στοιχείου Αλουμινίου με ατομικό αριθμό 13 (ο αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα του ατόμου). Από τα ισότοπα του Αλουμινίου μόνο αυτό που έχει μαζικό αριθμό 27 (άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα), το ²⁷Al είναι σταθερό. Ο χρόνος ημιζωής (ο χρόνος που απαιτείται, ώστε ο αριθμός των ραδιενεργών πυρήνων να μειωθεί στο μισό του αρχικού αριθμού) του ²⁶Al είναι 720.000 χρόνια. Τα υπόλοιπα ραδιενεργά ισότοπα του Αλουμινίου με μαζικούς αριθμούς από 21 μέχρι 43 έχουν πολύ μικρότερους χρόνους ημιζωής, κάτω από μια ώρα.

Composite image of CK Vul, the remains of a double-star collision. This impact launched radioactive molecules into space, as seen in the orange double-lobe structure at the center. This is an ALMA image of 27-aluminum monofluoride, but the rare isotopic version of AlF resides in the same region. The red, diffuse image is an ALMA image of the more extended dust in the region. The blue is optical hydrogen emission as seen by the Gemini observatory. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński & M. Hajduk; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Η παρατήρηση του μορίου -με τη βοήθεια των ραδιοτηλεσκοπίων ALMA και NOEMA- έγινε στον αινιγματικό καινοφανή αστέρα CK Vulpeculae, γνωστό και ως Nova Vul 1670, σε απόσταση περίπου 2.000 ετών φωτός από τη Γη, η έκρηξη του οποίου είχε για πρώτη φορά παρατηρηθεί στην Ευρώπη μεταξύ 1670-72.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αστρονόμο Τόμας Καμίνσκι του αμερικανικού Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας «Nature Astronomy».

Ο μεταβλητός σε λάμψη αστέρας CK Vul στον αστερισμό της Αλώπεκος (Vulpecula) έχει γίνει γνωστός ως η τοποθεσία όπου παρατηρήθηκε από Ευρωπαίους αστρονόμους του 17ου αιώνα μια αστρική έκρηξη (νόβα). Το 2013 οι σύγχρονοι αστρονόμοι παρατήρησαν ένα μοριακό νέφος πολύ ασυνήθιστης σύνθεσης στο συγκεκριμένο απομεινάρι της παλαιάς αστρικής έκρηξης και άρχισαν να το μελετούν.

Η μελέτη του φαινομένου αποκάλυψε ότι στην πραγματικότητα επρόκειτο για μια πολύ σπάνια και θεαματική συγχώνευση δύο άστρων σαν τον Ήλιο, η σύγκρουση των οποίων έγινε αντιληπτή στη Γη ως δημιουργία ενός νέου άστρου, μιας «ερυθρής νόβα».

A widefield, composite image of CK Vul, the remains of a double-star collision. This impact launched radioactive molecules into space, as seen in the orange double-lobe structure at the center. This is an ALMA image of 27-aluminum monofluoride, but the rare, radioactive isotopic version of AlF resides in the same region. The red, diffuse image is an ALMA image of the more extended dust in the region. The blue is optical hydrogen emission as seen by the Gemini observatory. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński & M. Hajduk; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Τώρα, 348 χρόνια μετά την πρώτη παρατήρηση, στο σημείο εκείνο -όπου πλέον παραμένουν τα απομεινάρια της σύγκρουσης (ένα αχνό άστρο περιβαλλόμενο από μια άλω υλικών που λάμπουν)- παρατηρήθηκε και το πρώτο ασταθές ραδιενεργό διαστημικό μόριο, το αργίλιο 26, που διαθέτει στον πυρήνα του 13 πρωτόνια και 13 νετρόνια και βρίσκεται επίσης μαζί με άτομα φθορίου, σχηματίζοντας το μονοφθορίδιο του αργιλίου (²⁶AlF). Η διάσπαση του ραδιενεργού ισοτόπου του αργιλίου (²⁶Al) οδηγεί στη δημιουργία ενός σταθερότερου ισοτόπου του μαγνησίου (²⁶Mg), εκπέμποντας ακτινοβολία β⁺(ποζιτρόνια).

Η ανίχνευση αυτή οδηγεί τους αστρονόμους στη συνειδητοποίηση ότι σε μια αστρική σύγκρουση ακόμη και τα βαθύτερα και πυκνότερα στρώματα ενός άστρου μπορεί τελικά να εκτεθούν στο διάστημα. Οι επιστήμονες εκτιμούν εδώ και δεκαετίες ότι ποσότητα του ραδιενεργού μορίου ²⁶Al περίπου ίση με δύο ηλιακές μάζες είναι διάσπαρτες στο γαλαξία μας, αλλά η προέλευσή του – πέρα από τη δημιουργία του σε αστρικές συγχωνεύσεις – είναι ασαφής.

Πηγές: https://arxiv.org/abs/1807.10647 - https://public.nrao.edu/news/2018-alma-radioactive-molecules/ - http://www.amna.gr/home/article/280632/Anichneuthike-sto-diastima-to-proto-radienergo-morio–proerchomeno-apo-ti-sugkrousi-duo-astron