2012.05.04. - Arzént és szelént detektáltak egy nagyon öreg csillagban

A Tejútrendszer halójának egyik ősi, 12 milliárd éves csillagában a Hubble Űrtávcső publikus archívumának adatai alapján arzént és szelént detektáltak, amire ilyen öreg csillag esetében még nem volt példa.

Az Ősrobbanás során rengeteg hidrogén és hélium keletkezett, illetve ezekhez képest nyomokban lítium is létrejött. A periódusos rendszer összes többi eleme azonban a csillagokban vagy szupernóva-robbanások közben szintetizálódott az elmúlt 13,7 milliárd év során. A csillagok koráról és kémiai összetételéről a legtöbb információ a színképük elemzésével nyerhető. Egy kutatócsoport a Hubble Űrteleszkóp publikus archívumában hozzáférhető ultraibolya spektrumokat elemezve arzént és szelént azonosított a HD 160617 katalógusjelű csillagban. Ez egyrészt azért érdekes, mert az objektum a Tejútrendszert övező halvány haló tagja, becsült kora pedig 12 milliárd év, másrészt azért, mert ilyen öreg csillagban eddig még nem detektálták ennek a két szomszédos, a periódusos rendszer közepe körül található elemnek a nyomát.

Fantáziarajz a Tejútrendszerről. A HD 160617 katalógusjelű, 12 milliárd éves csillag galaxisunk halvány halójában található.
[NASA JPL]

A kutatócsoport vezetője, Ian Roederer (Carnegie Observatories) magyarázata szerint a Napunkhoz hasonló csillagokban az oxigénig bezárólag alakulhatnak ki az elemek a magfúzió során, de a nagyobb tömegű csillagok is csak a vasig bezárólag tudják szintetizálni az elemeket. Ennek az az oka, hogy a vas magjában a legnagyobb abszolút értékben az egy nukleonra jutó kötési energia, így a fúzió csak eddig jár energifelszabadulással. A vasnál nehezebb kémiai elemek nagy része az ún. neutronbefogásos nukleoszintézissel jöhet létre, melynek során a magba befogott neutron elbomlik (β-bomlás), ennek következményeként pedig magasabb rendszámú elemek jönnek létre. A befogás többféle módon mehet végbe, az egyik lehetséges módozat az ún. r-folyamat, az ehhez szükséges neutronsűrűség a szupernóva-robbanások során alakulhat ki, a folyamat pedig egy szempillantás alatt létrehozza a kémiai elemeket a cinktől az uránig. (A csillagokban zajló magreakciókról és a kémiai elemek kialakulásáról részletes leírást olvashatunk a 2012-es MCSE Csillagászati Évkönyvben Gyürky György cikkében.)

A csoport egyik tagja, James Lawler szerint a most detektált arzén és szelén egy még ősibb, már nem létező csillag kohójában jöttek létre, majd beépültek a HD 160617 anyagába, amiben ma is megfigyelhetők. Roederer és munkatársai több földi teleszkóp publikus adatbázisát is átvizsgálták, ami alapján összesen 45 kémiai elemet tudtak azonosítani a csillagban. Az arzénon és a szelénen kívül olyan szintén ritka elemeket is detektáltak, mint a kadmium, a tellúr és a platina, ezek mindegyike az r-folyamat során képződik. Ezeket a kémiai elemeket így együtt még soha nem azonosították a Naprendszeren kívül. Roederer szerint különösen izgalmassá teszi a felfedezést, hogy bár az adott csillagot már évtizedek óta vizsgálják, mégsem vették eddig észre ezen elemek jelenlétét. Most azonban már tudják, mit kell "nézni", így a korábbi észlelési adatokat újra elemezve más csillagok esetében is sikerülhet kimutatni őket, hozzájárulva az r-folyamat, ezen keresztül pedig annak jobb megértéséhez, hogy például miért olyan ritka az urán a Földön.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2012.04.30.