Wetenschappers hebben voor het eerst sporen van het bestaan van radioactieve moleculen in de ruimte waargenomen, waarbij ze een van de meest ongebruikelijke sterren in de Melkweg hebben waargenomen, als gevolg van de botsing van twee andere hemellichten. Hun bevindingen werden gepresenteerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
“In feite zijn we erin geslaagd om de binnenkant van een ster die drie eeuwen geleden werd verscheurd, te 'openen' en daarin een actieve bron te vinden van atomen van een van de zeldzaamste en kortstlevende isotopen van aluminium. De ontdekking van aluminium-26 in zijn overblijfselen zal ons helpen beter te begrijpen hoe de chemische evolutie van ons melkwegstelsel verloopt”, zegt Tomasz Kaminski van de Harvard University (VS).
Oecumenisch verlies
Na de oerknal waren er slechts drie elementen in het universum: waterstof, helium en sporenhoeveelheden lithium. Maar na 300 miljoen jaar, toen de eerste sterren verschenen, begonnen er zwaardere elementen te verschijnen, geboren in de loop van thermonucleaire reacties in de ingewanden van de sterren.
Wetenschappers geloven tegenwoordig dat alle elementen die zwaarder zijn dan ijzer, inclusief goud, uranium en andere zware en zeldzame aardmetalen, grotendeels afkomstig zijn van supernova-explosies, omdat de temperatuur en druk in sterren te laag zijn om snel te kunnen vormen.
Aan de andere kant suggereren recente pogingen om de hoeveelheid goud en andere zware elementen die door supernovae worden gegenereerd, te schatten dat deze laatste deze stoffen extreem langzaam vormen. Dit geeft aan dat er mogelijk andere, meer exotische processen, zoals botsingen van neutronensterren, bij hun geboorte betrokken zijn geweest.
Kaminski en zijn collega's ontdekten een andere bron van astronomische "metalen" die rechtstreeks verband hielden met de vorming van de aarde en andere planeten, waarbij ze een van de meest bizarre sterren in de melkweg observeerden, de ster CK in het sterrenbeeld Chanterelle.
Promotie video:
Het is de oudste "nieuwe ster" die aan het einde van de 17e eeuw werd ontdekt en bestudeerd door professionele astronomen. Met dit woord bedoelen wetenschappers niet echt nieuwe hemellichamen, maar reeds bestaande sterren, waarvan de helderheid sterk toenam en vervolgens onder invloed van enkele interne processen of interacties met andere hemellichamen viel.
In tegenstelling tot de meeste andere novae, explodeerde CK Vulpeculae in 1670, niet als gevolg van interacties tussen witte dwergen en gewone sterren, maar als gevolg van een nog catastrofaalere gebeurtenis - een frontale botsing van twee kleine sterren.
Dit 'kosmische ongeluk' leidde tot een explosie, bijna even sterk als een supernova-explosie, en de geboorte van een nieuwe ster, een kleine rode of oranje dwerg. Deze ster was duizenden keren zwakker dan de uitbarsting zelf, die ongeveer twee jaar duurde, en daarom kunnen astronomen CK Vulpeculae tot nu toe niet vinden.
Isotopenfabriek
Zoals Kaminski opmerkt, was zijn team niet geïnteresseerd in de ster zelf, maar in de gloeiende nevel die na de explosie opdook. Binnenin, zoals wetenschappers al lang vermoedden, moet er een groot aantal zeldzame isotopen van verschillende elementen zijn die ontstonden op het moment van de botsing van de hemellichten, toen de temperaturen en drukken in hun materie recordhoogtes bereikten.
Van bijzonder belang voor wetenschappers is aluminium-26, een van de zeldzaamste isotopen van dit metaal op aarde die tegenwoordig niet in de natuur voorkomt. Dit type metaal wordt volgens natuurkundigen alleen gevormd tijdens supernova-explosies en in de ingewanden van superhete "ruige" hemellichten, de zogenaamde Wolf-Rayet-sterren, en het verandert heel snel in stabiel magnesium-26 gedurende enkele miljoenen jaren na zijn geboorte.
De primaire materie van het zonnestelsel, zoals blijkt uit het aandeel magnesiumisotopen in de materie van oude meteorieten, bevatte grote hoeveelheden aluminium-26. Dit stelde wetenschappers voor een van de belangrijkste mysteries in de geschiedenis van de vorming van de aarde en andere planeten - waar deze isotoop vandaan kwam, of supernovae de enige bron was en waar de zon had kunnen worden geboren.
Kaminsky en zijn collega's slaagden erin dit mysterie gedeeltelijk op te lossen door de gas- en stof "lijkwade" van CK Vulpeculae te observeren met behulp van de APEX-microgolftelescoop die op het Chileense hoogplateau Chahnantor was geïnstalleerd. Net als zijn "grote zus", het ALMA Observatorium, kan het de beweging volgen van zelfs de koudste en kleinste moleculen in zulke dichte opeenhopingen van gas en stof.
Het bleek dat er in de nevel rond CK Vulpeculae een vrij grote hoeveelheid van dit metaal zit in de vorm van moleculen die één atoom aluminium-26 en fluor bevatten. Hun totale massa was volgens astrofysici vrij groot - ongeveer 3,4 triljoen ton, wat overeenkomt met een kwart van Pluto's massa.
Ze waren, zoals Kaminsky opmerkt, de eerste radioactieve moleculen die wetenschappers in de ruimte konden vinden, en het eerste bewijs dat niet alle aluminium-26 wordt geproduceerd door supernovae en hete sterren. Verdere waarnemingen van deze ongewone ster, hopen wetenschappers, zullen helpen begrijpen welke rol dergelijke botsingen van sterren spelen in de chemische evolutie van de Melkweg en bij de vorming van potentieel bewoonbare planeten.
