Астрономы впервые обнаружили радиоактивные молекулы за пределами Солнечной системы

Когда сталкиваются две, подобные Солнцу, звезды, результатом может быть впечатляющий взрыв и образование совершенно новой звезды. Одно из таких событий было замечено с Земли в 1670 году. Оно показалось наблюдателям яркой красной «новой звездой». Несмотря на то, что подобное явление впервые было видно невооруженным глазом, этот всплеск космического света быстро исчез и теперь, для того, чтобы увидеть остатки этого слияния нужны мощные телескопы. С помощью них можно увидеть только тусклую центральную звезду, окруженную ореолом светящегося материала.

Спустя примерно 348 лет после этого события международная группа астрономов, использующая антенны большого массива миллиметрового/субмиллиметрового телескопа Atacama (ALMA) и радиотелескопы NOEMA (Northern Extended Millimeter Array), изучила остатки этого взрывного звездного слияния, известного как CK Vulpeculae (CK Vul ). Исследователям удалось выявить четкие признаки радиоактивной версии алюминия (26Al, атом с 13 протонами и 13 нейтронами), связанный с атомами фтора и образующий монофторид 26-алюминия (26AlF).

Это первая молекула, несущая неустойчивый радиоизотоп, обнаруженный вне нашей Солнечной системы. Нестабильные изотопы имеют избыток ядерной энергии и в конечном итоге распадаются в стабильную, менее радиоактивную форму. В этом случае 26-алюминий (26Al) распадается на 26-магний (26Mg).

«Первое явное обнаружение такого рода радиоактивной молекулы является важной вехой в нашем исследовании молекулярной вселенной», — сказал Томаш Каминьски, астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, ведущий автор исследования опубликованного в Nature Astronomy.

Исследователи обнаружили уникальную спектральные признаки этих молекул в обломках, окружающих CK Vul, на расстоянии примерно 2000 световых лет от Земли. Поскольку эти молекулы вращаются и падают в пространстве, они излучают миллиметровый свет, процесс, известный как «вращательный переход». Астрономы считают это «золотым стандартом» для нахождения молекул.

Эти характерные молекулярные признаки обычно выявляют в ходе лабораторных экспериментов, а затем используют для идентификации молекул в космосе. Но в случае 26AlF этот метод неприменим, потому что 26-алюминий отсутствует на Земле. Таким образом, физики из лаборатории в Университете Касселя в Германии использовали данные в устойчивых и обильных молекул 27AlF для получения точных данных редкой молекулы 26AlF.

«Этот метод экстраполяции основан на так называемом подходе Данхэма», — объяснил Александр Брейер из команды Касселя. «Это позволяет исследователям точно рассчитать вращательные переходы 26AlF с точностью, намного превышающей потребности астрономических наблюдателей».

Астрономы также определили, что две слившиеся звезды обладали относительно низкой массой, причем одна из них была красной гигантской звездой с массой в диапазоне между 0,8 и 2,5 раза выше массы Солнца.

«Это первое прямое наблюдение данного изотопа в звездном объекте очень важно в более широком контексте галактической химической эволюции», — отметил Каминьски. «Это первый случай, когда активный производитель радиоактивного нуклида 26A1 был обнаружен в предполагаемом месте».