ALMA ile yapılan gözlemler CK Vulpeculae kalıntısında radyoaktif izotop alüminyum-26 buldu
ALMA ve NOEMA’yı kullanan gökbilimciler yıldızlararası uzayda ilk kez bir radyoaktif molekül tespiti gerçekleştirdi. Molekülün radyoaktif kısmı alüminyumun bir izotopu. Gözlemler izotopun uzaya iki yıldızın çarpışması sonrasında CK Vulpeculae olarak bilinen kalıntıdan yayıldığını ortaya çıkardı. Bilinen bir kaynaktan şimdiye kadar ilk kez bu elementin doğrudan gözlemi yapılmış oldu. Bu izotopun daha önceki gözlemleri gama ışını tespitlerinde belirlenmiş olsa da bunların kaynakları bilinmiyordu.
Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, Cambridge, ABD) liderliğindeki ekip Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) ve Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizgesi’ni (NOEMA) kullanarak radyoaktif izotop alüminyum-26’nın kaynağını bulmaya çalıştı. CK Vulpeculae olarak bilinen kaynak, ilk kez 1670 yılında görülmüştü ve o zamanlar parlak, kırmızı bir “yeni yıldız” şeklinde görülüyordu. İlk zamanlar çıplak gözle görülebiliyor olsa da, çabucak sönükleşti ve şimdi bu birleşmenin kalıntısı olan sönük merkezi yıldızı ve ondan uzaklaşan parlak madde halesini görebilmek için güçlü teleskoplar gerekiyor.
İlk olay gözlendikten 348 yıl sonra bu yıldızsal birleşme patlamasının kalıntıları alüminyum-26 olarak bilinen alüminyumun radyoaktif haline dair açık ve ikna edici işaretleri ortaya çıkardı. Bu, Güneş Sistemi dışında tespit edilen ilk kararsız radyoaktif moleküldür. Kararsız izotopların çekirdeklerindeki fazla enerji sonunda bozunarak kararlı hale gelmelerini sağlar.
“Yıldız-benzeri bir nesnede bu izotopun ilk kez gözlenmesi ayrıca daha geniş anlamda gökadanın kimyasal evrimi bakmından da önemlidir,” diyor Kamiński. “İlk kez bir aktif radyoaktif alüminyum-26 çekirdeği üreticisi doğrudan tespit edilmiş oluyor.”
Kamiński ve ekibi Dünya’dan yaklaşık 2000 ışık yılı uzaklıkta bulunan CK Vulpeculae’yı çevreleyen enkaz içinde alüminyum-26 ve florinden (26AlF) oluşan moleküllerin eşsiz tayfsal sinyallerini tespit etti. Bu moleküller uzayda döndükleri ve yuvarlandıkları için dönme geçişi olarak bilien bir işlemle milimetre-dalgaboyunda ayırt edici bir ışık yaymaktadırlar. Gökbilimciler bunu molekülleri tespit etmek için kullanılan “altın standarda” benzetirler [2].
Bu özel izotopun gözlemi CK Vulpeculae’yi oluşturan birleşme sürecine dair yeni bakış açıları sağlamaktadır. Ayrıca ağır elementlerin ve radyoaktif izotopların oluştuğu yıldızın derin ve yoğun iç katmanlarının da yıldızsal çarpışmalarla uzaya saçıldığını göstermektedir.
“Üçyüz yıl önceki bir çarpışmayla parçalarına ayrılan bir yıldız gözlemliyoruz,” diye açıklıyor Kamiński.
Gökbilimciler ayrıca birleşen yıldızların görece düşük kütleye sahip olduklarını tespit etti, kırmızı deve dönüşen birinin kütlesi Güneş’in 0.8 ila 2.5 katı civarındaydı.
Radyoaktif olan alüminyum-26 daha kararlı olmak için bozunmaktadır ve bu süreçte çekirdekteki protonlardan biri bozunarak nötrona dönüşmektedir. Bu işlem sırasında uyarılan çekirdek çok yüksek enerjiye sahip bir foton yaymakta ve biz de bunu gama ışını olarak gözlemekteyiz [1].
Daha önceleri Samanyolu’nda iki güneş kütlesi kadar alüminyum-26 olduğu, tespit edilen gama ışın salınımlarıyla gösterilmişti, ancak radyoaktif atomları oluşturan süreçler bilinmemekteydi. Ayrıca, gama ışınlarının tespit edilme yöntemlerinden dolayı da bunların kökenleri büyük ölçüde belirsizdi. Bu yeni ölçümler sayesinde, gökbilimciler ilk kez kesin olarak Güneş Sistemi dışında bir molekül içinde kararsız bir radyo-izotop tespiti gerçekleştirmiş oldu.
Aynı zamanda, ekip CK Vulpeculae gibi nesnelerin Samanyolu içindeki alüminyum-26’nın ana kaynağı olamayacağı sonucuna vardı. CK Vulpeculae içindeki alüminyum-26’nın miktarı yaklaşık olarak Pluto’nun kütlesinin dörtte biri kadar, ve bu olaylar oldukça nadir gerçekleştiği için, bunların Samanyolu içindeki tek izotop üreticileri olması pek olası görünmüyor. Bu ise bu radyoaktif moleküllerin gelecekteki araştırmalarına dair açık bir kapı bırakıyor.
Notlar
[1] Alüminyum-26 çekirdeğinde 13 proton ve 13 nötron bulunuyor (kararlı olan alüminyum-27’ye göre bir nötron daha az). Alüminyum-26 bozunduğunda magnezyum-26 gibi tamamen farklı bir elemente dönüşüyor.
[2] Moleküllerin kendilerine özgü izleri genellikle laboratuvar deneyleriyle elde ediliyor. 26AlF durumunda bu yöntem uygulanamıyor çünkü alüminyum-26 Dünya’da bulunmuyor. Bu nedenle Kassel Üniversitesi’nden/Almanya laboratuvar astrofizikçileri nadir bulunan 26AlF molekülüne ait hasas verileri elde edebilmek için kararlı ve bol bulunan 27AlF molekülüne dair iz verilerini kullandılar.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
