При помощи телескопов ALMA и NOEMA астрономы впервые уверенно зарегистрировали радиоактивные молекулы в межзвездном пространстве. Радиоактивной частью молекул оказался изотоп алюминия. Наблюдения показали, что изотоп был рассеян в пространстве после столкновения двух звезд, остаток которого известен как объект CK Лисички. Это первое прямое наблюдение радиоактивного алюминия с отождествленным источником: ранее этот изотоп идентифицировался по гамма-излучению, источник которого не был достоверно установлен. О полученных результатах сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории.
Группа исследователей под руководством Томаша Каминьски (Tomasz Kamiński) из Гарвардского Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже, США, зарегистрировала на антенных решетках ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array) источник излучения радиоактивного изотопа алюминия-26. Этот источник, изначально обозначенный CK Лисички, был открыт в 1670 году: в это время он описывался наблюдателями как яркая красная “новая звезда”. Видимая вначале невооруженным глазом, она быстро слабела. Сейчас этот остаток слияния двух звезд, видимый как тусклая центральная звезда, окруженная разлетающимся в разные стороны от нее облаком светящегося вещества, различим только в мощный телескоп.
Положение Nova Vul 1670 на карте звездного неба
Столкновение звезд, изображенное художником
Спустя 348 лет после наблюдения исходного события, исследование остатка этого происходившего в форме взрыва слияния двух звезд привело к ясной и убедительной регистрации излучения радиоактивного изотопа алюминия-26. Это первый случай уверенной регистрации неустойчивой радиоактивной молекулы вне Солнечной системы. Неустойчивые изотопы обладают избыточной ядерной энергией и в конце концов распадаются с образованием устойчивых атомов.
«Первое наблюдение этого изотопа в звездообразном объекте важно и в более широком контексте химической эволюции Галактики, – отмечает Каминьски. – Впервые прямо отождествлен активный источник радиоактивного нуклида алюминий-26».
Камински и его группа зарегистрировали уникальные спектральные особенности молекул, состоящих из алюминия-26 и фтора (26AlF), в окружающих CK Лисички остатках взрыва. В ходе вращательного движения в пространстве, эти молекулы излучают на определенных длинах волн в миллиметровом диапазоне – этот процесс называется вращательным переходом. Этот переход астрономы считают “золотым стандартом” регистрации молекул. Характерные спектральные особенности молекул обычно устанавливаются в ходе лабораторных экспериментов. Но в случае 26AlF этот метод неприменим, так как алюминия-26 на Земле не существует. Поэтому астрофизики из Кассельского университета в Германии использовали полученные в лаборатории спектральные линии устойчивых и в изобилии имеющихся на Земле молекул 27AlF, чтобы вывести из этих измерений точные спектральные характеристики редких молекул 26AlF.
Наблюдения радиоактивного изотопа алюминия дают возможность по-новому взглянуть на событие слияния звезд, которое и породило объект CK Лисички. Они также свидетельствуют о том, что глубокие и плотные внутренние слои звезды, в которых рождаются тяжелые элементы и радиоактивные изотопы, при столкновениях звезд могут перемешиваться и выбрасываться в пространство. «Мы наблюдаем сейчас внутренности звезды, триста лет назад разорванные на части при столкновении», – говорит Каминьски.
Астрономы определили, что две слившихся звезды, были сравнительно маломассивными, с массами между 0,8 и 2,5 солнечных, причем одна из звезд была красным гигантом. Расстояние до объекта составляет около 2000 световых лет. Радиоактивный алюминий-26 распадается с образованием более устойчивого изотопа, в процессе чего один из протонов в его ядре превращается в нейтрон. При этом возбужденное ядро испускает фотон очень высокой энергии – гамма-фотон.
Из более ранних наблюдений гамма-излучения было известно, что в Млечном Пути имеется около двух солнечных масс алюминия-26, но как образуются эти радиоактивные атомы, было неясно. Более того, способ регистрации гамма-лучей не позволял точно установить источник их происхождения. Новые измерения впервые дали возможность астрономам со всей определенностью зарегистрировать неустойчивый радиоизотоп в составе молекул вне нашей Солнечной системы.
В то же время, однако, исследователи заключили, что объекты, подобные CK Лисички, вряд ли являются основными производителями алюминия-26 в Млечном Пути. Масса алюминия-26 в CK Лисички примерно равна массе Плутона, а такие события, как столкновения звезд, происходят очень редко. Поэтому очень маловероятно, что этот изотоп в Галактике образуется только таким путем. Требуются дальнейшие исследования этих радиоактивных молекул.
Результаты исследования представлены в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
