Астрономы впервые нашли в межзвездном пространстве радиоактивную молекулу

Астрономы впервые достоверно зарегистрировали радиоактивные молекулы в межзвездном пространстве, сообщается в статье, принятой к публикации в журнале Nature Astronomy. Радиоактивной составляющей оказался изотоп алюминия-26. Наблюдения показали, что он попал в межзвездное пространство после столкновения двух звезд, в результате которого образовался остаток, известный как CK Лисички.

Объект СК Лисички был открыт в 1670 году: картезианский монах описал его как яркую красную «новую звезду» и в течение последующих лет она наблюдалась польским астрономом Яном Гевелием. Видимая вначале невооруженным глазом «новая» быстро слабела. Сейчас этот остаток слияния двух звезд, видимый как тусклая центральная звезда, окруженная разлетающимся в разные стороны от нее облаком светящегося вещества, различимым только в мощный телескоп.

Группа исследователей под руководством Томаша Камински (Tomasz Kamiński) из Гарвардского Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже наблюдала СК Лисички на антенных решетках ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array). Ученые зарегистрировали линии вращательного спектра, соответствующие изотопологу (молекуле, отличающаяся только по изотопному составу атомов) монофторида алюминия, который включает радиоактивный изотоп алюминия-26 (²⁶AlF). В ходе вращательного движения в пространстве молекулы излучают на определенных длинах волн в миллиметровом диапазоне — этот процесс называется вращательным переходом. Этот переход считается в астрономии золотым стандартом регистрации молекул. При этом 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 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.

Это первый случай достоверной регистрации неустойчивой радиоактивной молекулы вне Солнечной системы. Неустойчивые изотопы обладают избыточной ядерной энергией и в конце концов распадаются с образованием устойчивых атомов. Открытие свидетельствует 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. Кроме того, астрономы смогли определить свойства звезд, в результате слияния которых родился объект CK Лисички. Это были некрупные светила с массами между 0,8 и 2,5 солнечных, причем одно из тел было красным гигантом.

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. Новые измерения впервые дали возможность астрономам со всей определенностью зарегистрировать неустойчивый радиоизотоп в составе молекул вне нашей Солнечной системы. При этом ученые не считают, что объекты типа СК Лисички могут быть основными поставщиками алюминия-26. Масса изотопа в CK Лисички примерно равна массе Плутона, а такие события, как столкновения звезд, происходят очень редко.

В 2016 году астрономы впервые нашли в космосе следы хиральных органических молекул в межзвездном пространстве. Поиск подобных соединений и важен для того, чтобы определить, почему подавляющее большинство биомолекул (белки, ДНК) состоят лишь из изомеров одного типа. В 2017 году ученые впервые обнаружили галогенорганические соединения,которые иногда предлагается использовать в качестве биомаркеров, в облаке газа, окружающего протозвезды.

Кристина Уласович