Các nhà thiên văn học đã lần đầu tiên phát hiện phân tử phóng xạ trong không gian liên sao. Phần phóng xạ của phân tử được phát hiện là một đồng vị của nhôm. Các quan sát hé lộ rằng đồng vị này đã được phân tán vào không gian sau một va chạm giữa hai ngôi sao, để lại một đám tàn dư có tên là CK Vulpeculae. Đây là lần đầu tiên có một quan sát trực tiếp về đồng vị này ở một nguồn đã biết. Những xác nhận trước đây về đồng vị này đã tới từ việc phá hiện các tia gamma, nhưng nguồn gốc chính xác của chúng thì không được làm rõ.
Nhóm nghiên cứu do Tomasz Kamiński ở Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian, Cambridge (Mỹ) đứng đầu đã sử dụng hai hệ thống kính thiên văn vô tuyến ALMA à NOEMA để xác định nguồn của đồng vị phóng xạ nhôm-26. Nguồn này là CK Vulpeculae, đã được các nhà thiên văn quan sát lần đầu tiên từ năm 1670 khi nó xuất hiên như một ngôi sao mới có ánh sáng đỏ. Mặc dù bạn đầu có thể được nhìn thấy bằng mắt thường, nó nhanh chóng mờ đi và giờ đây cần có những kính thiên văn rất mạnh để nhìn thấy những gì còn lại của vụ sáp nhập - một sao mờ ở trung tâm bao quanh bởi một quầng chứa vật chất phát sáng đang chảy dần ra xa khỏi nó.
348 năm kể từ khi sự kiện ban đầu được quan sát, phần còn lại của vụ sáp nhập sao đã mang tới dấu hiệu rõ ràng và thuyết phục về một đồng vị phóng xạ của nhôm, được biết tới là nhôm-26. Đây là phân tử phóng xạ không bền đầu tiên được xác định rõ ràng bên ngoài Hệ Mặt Trời. Các đồng vị không bền có quá nhiều năng lượng hạt nhân và cuối cùng đều phân rã thành dạng bền.
"Quan sát đầu tiên về đồng vị này trong một vật thể dạng sao cũng rất quan trọng khi xét tới phạm vi rộng hơn là sự tiến hóa hóa học của thiên hà," Kamiński nhấn mạnh. "Đây là lần đầu tiên một nơi tạo ra hạt nhân đồng vị nhôm-26 được xác định trực tiếp."
Kamiński và nhóm của ông đã phát hiên dấu hiệu quang phổ độc nhất của các phân tử cấu tạo từ nhôm-26 và fluor (26AlF) trong tàn dư bao quanh CK Vulpeculae, cách Trái Đất khoảng 200 năm ánh sáng. Khi những phân tử này quay và rải vào không gian, chúng phát ra bức xạ đặc trưng ở bước sóng milimet, một quá trình được gọi là sự chuyển tiếp quay. Các nhà thiên văn học coi việc này là "tiêu chuẩn vàng" đối với việc phát hiện các phân tử.
Việc quan sát được đồng vị đặc biệt này mang lại những cái nhìn mới vào quá trình sáp nhập đã tạo ra CK Vulpeculae. Nó cũng chứng minh rằng những lớp đặc và nằm sâu bên trong của một ngôi sao, nơi ra đời các nguyên tố nặng cùng những đồng vị phóng xạ, có thể bị khuấy động và ném vào không gian trong những vụ va chạm sao.
"Chúng tôi đang quan sát ruột của một ngôi sao bị xé ra từ 3 thế kỷ trước bởi một va chạm," Kamiński nói.
Các nhà thiên văn học cũng đã phát hiện ra rằng hai sao đã sáp nhập có khối lượng khá nhỏ, một trong số đó là một sao khổng lồ đỏ với khối lượng trong khoảng từ 0,8 đến 2,5 lần khối lượng Mặt Trời.
Nhôm-26 có tính phóng xạ và sẽ phân rã để trở thành dạng bền hơn. Trong quá trình đó một trong các proton trong hạt nhân của nó sẽ phân rã thành neutron, hạt nhân khi đó sẽ phát ra một photon với năng lượng rất lớn và được quan sát ở bước sóng gamma.
Trước đây, việc phát hiện sự phát xạ tia gamma đã cho thấy nhôm-26 có thể tồn tại ở gần những khối lượng khoảng 2 lần Mặt Trời trong thiên hà, nhưng quá trình tạo thành các nguyên tử phóng xạ vẫn chưa được biết tới. Với những phép đo mới, các nhà thiên văn học đã xác định rõ ràng một đồng vị phóng xạ không bền trong một phân tử bên ngoài Hệ Mặt Trời.
Tuy nhiên, cùng lúc đó, nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng sự hình thành nhôm-26 tương tự như ở CK Vulpeculae dường như không phải là nguồn chính của đồng vị này trong Milky Way. Khối lượng nhôm-26 trong CK Vulpeculae chỉ khoảng 1/4 khối lượng của hành tinh lùn Pluto, và với việc sự kiện loại này rất hiếm thì rất khó có khả năng đây là nơi cung cấp chính của đồng vị này trong thiên hà. Việc đó để lại cánh cửa còn bỏ trống cho những nghiên cứu xa hơn về những đồng vị phóng xạ này.
Bryan
Theo ESO
