. Дубна: -1 oC
Дата 29.11.2020
rss vk ok fb twitter

Изотоп алюминия астрономы впервые уверенно зарегистрировали в межзвездном пространстве. Изотоп был рассеян в пространстве после столкновения двух звезд. Ранее он был обозначен как объект CK Лисички.

Радиоактивные молекулы алюминия заметили в космосе при помощи телескопов ALMA и NOEMA. Это первое прямое наблюдение радиоактивного алюминия с отождествленным источником. Ранее этот изотоп идентифицировался по гамма-излучению, источник которого не был достоверно установлен.

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.

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 радиоактивногонуклида 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 [2].

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 [1].

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.

Большой интерес к рождению в нейтронных звездах сверхтяжелых элементов имеют ядерщики Дубны из Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований – мировые чемпионы по синтезу свертяжелых элементов на Земле.

Нейтронная звезда – это «недожатая» черная дыра, холодный десятикилометровый шарик, в который сжалась масса Солнца. Шарик, плотнее Солнца в 200 триллионов раз. Это шарик, рождающий элементы тяжелее железа, стоящего в таблице Менделеева под номером 26.

Все химические элементы с номерами больше 26 тяжелее железа. Среди них – серебро, золото, платина, никель, медь, вольфрам, молибден и все остальное, включая полученный в Дубне оганесон №118, названый именем его создателя – академика Юрия Оганесяна.

Раньше считалось, что все частицы во Вселенной возникли сразу после Большого взрыва. Что из этих частиц, как из конструктора, Природа собрала все элементы таблицы Меделеева раз и навсегда, пересчитала их и успокоилась. Дело сделано, процесс творения окончен.

После открытия нейтронных звезд и гравитационных волн выяснилось, что элементы могут продолжать рождаться в этих звездах. Причем элементы невиданные. Ядра почти всех известных нам элементов состоят из протонов и нейтронов в пропорции примерно пятьдесят на пятьдесят. В нейтронных звездах семьдесят процентов нейтронов и всего тридцать – протонов. Значит, внутри нейтронных звезд могли бы образоваться ядра элементов, где нейтронов намного больше, чем протонов. Или вообще – ядра из одних нейтронов. Такое даже трудно себе представить, если исходить из того, что сегодня знает человечество.

Нейтронных звезд только в нашей галактике около миллиарда. А во Вселенной они составляют около 2,5 % всех звезд.

Но человек не может попасть внутрь нейтронной звезды, чтобы узнать правду о рождении тяжелых элементов и замыслах Природы. Послать туда свои приборы – тоже не может. Зато может построить ускоритель и создать приборы, чтобы здесь, на Земле, в стенах физической лаборатории создать нейтронную звезду, разобраться, что в ней происходит и «уговорить» ее родить доселе невозможный новый химический элемент.

Как это сделать, весной обсуждали в Дубне российские академики и лучшин специалисты из-за рубежа. Это событие называлось заседанием Совета по физике тяжелых ионов Российской академии наук.

Примечания

[1] В ядрах алюминия-26 13 протонов и 13 нейтронов (на один нейтрон меньше, чем в устойчивом изотопе алюминия-27). При распаде алюминий-26 превращается в другой элемент: магний-26.

[2] 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.

Результаты исследования представлены в статье Astronomical detection of a radioactive molecule 26AlF in a remnant of an ancient explosion, которая будет опубликована в журнале Nature Astronomy.

Состав исследовательской группы: Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Romuald Tylenda (N. Copernicus Astronomical Center, Warsaw, Poland), Karl M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany), Amanda Karakas (Monash Centre for Astrophysics, Melbourne, Australia), Jan Martin Winters (IRAM, Grenoble, France), Alexander A. Breier (Laborastrophysik, Universität Kassel, Germany), Ka Tat Wong (Monash Centre for Astrophysics, Melbourne, Australia), Thomas F. Giesen (Laborastrophysik, Universität Kassel, Germany) и Nimesh A. Patel (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA).

 

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить