Ugrás a tartalomra

A CSFK kutatóinak irányításával végzett vizsgálat szerint a radioaktív izotópok szupernóva-robbanások lökéshullámain érkeznek a Földre

Hírek

Az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének munkatársai az egyesült királyságbeli Hertfordshire-i Egyetem kutatóival együttműködésben kifinomult számítógépes modellekkel vizsgálták a mélytengeri kőzetmintákban korábban már azonosított, kis felezési idejű radioaktív izotópok csillagközi útját. A kutatás célja annak meghatározása volt, hogyan érkezhettek ezek a nehéz elemek egyszerre a Földre, és hogyan gazdagodott bolygónk ezen elemekkel. A vizsgálat eredménye szerint a különböző asztrofizikai események, például neutroncsillag-ütközések vagy fehértörpe-robbanások kilökött anyagait az ezeknél sokkal gyakoribb, magösszeomlást elszenvedő szupernóvák lökéshullámai hajtják végig a galaxison. A The Astrophysical Journalben publikált új eredmények a jövőben segítenek annak vizsgálatban is, hogy a Naprendszeren kívül mely bolygókon lehet a legnagyobb az élet valószínűsége. 

A minket körülvevő kémiai elemek egy része szupernóvának nevezett csillagrobbanások vagy extrém sűrűségű égitestek, úgynevezett neutroncsillagok ütközése során keletkezett. A kutatókat régóta foglalkoztatja a kérdés, hogy a nehéz elemek hogyan jutnak el ezután a Naprendszer és ezzel együtt a Föld környezetébe. A legérdekesebb rejtély először 2021-ben merült fel, amikor a kutatók radioaktív izotópok furcsa elegyét fedezték fel mélytengeri üledékes kőzetekben. A detektált izotópok nem a mi Naprendszerünkből, hanem a galaxis más részein felrobbant csillagokból származtak, ráadásul nagyon eltérő környezetben kellett képződniük. Meg kellett fejteni, hogy a különböző helyekről származó izotópok hogyan érhették el látszólag egy időben bolygónkat.  

.

A radioaktív atommagokat egymással ütköző neutroncsillagok hozzák létre és lökik ki. Az ilyen erőszakos események során elegendő neutron van jelen akár a legnagyobb tömegű atommagok, például a plutónium-244 előállításához is. A kutatók megállapították, hogy ezek az izotópok magösszeomlást elszenvedő szupernóvák lökéshullámain „szörfözve” jutnak el a Földre. 
(Forrás: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser) 

A fehér törpék robbanásakor keletkező mangán-53 izotóp mellett a magösszeomlást elszenvedő szupernóvákban létrejövő vas-60-at és a plutónium-244-et is azonosították, amely általában akkor képződik, amikor a világegyetem egyik legsűrűbb anyagú égitestjeinek kettősei, az úgynevezett neutroncsillag kettős tagjai összeütköznek. Ahhoz, hogy elérjék bolygónk felszínét, ezeknek az izotópoknak valamikor az elmúlt néhány millió évben le kellett ülepedniük a Föld légköréből. Mivel a kőzetté alakuló mélytengeri üledékek időben folytonosan rakódnak le, a kutatókat meglepte, hogy a három különböző csillagrobbanásból származó, meglehetősen eltérő izotópokat azonos rétegekben találták. Ez ugyanis azt jelenti, hogy együtt érkeztek a Földre, még ha egymástól távoli helyekről indultak is. 

A CSFK munkatársa, Dr. Benjamin Wehmeyer vezette kutatócsoport tagjai a Hertfordshire-i Egyetem kutatóival közösen kifinomult számítógépes modellekkel vizsgálták az izotópok galaktikus útját, hogy megtudják, hogyan érkezhettek egyszerre a Földre. Arra az eredményre jutottak, hogy a különböző asztrofizikai események, például neutroncsillag-ütközések vagy fehértörpe-robbanások kilökött anyaga az ezeknél sokkal gyakoribb, magösszeomlást elszenvedő szupernóvák lökéshullámai hajtják végig a galaxison. Az ilyen szupernóvák nagy tömegű csillagok magjainak robbanásai, amelyek sokkal gyakrabban fordulnak elő, mint két neutroncsillag összeütközése vagy a fehér törpék robbanásának szupernóvái.  

Dr. Wehmeyer és munkatársai megmutatták, hogy a neutroncsillagok ütközésekor létrejött nehéz elemek képesek „szörfözni” a szupernóvák lökéshullámain, így egészen a Földig eljuthatnak. Ez azt jelenti, hogy a különböző helyeken létrejövő izotópok végül együtt utazhatnak a lökéshullámok peremén. Az így „összesepert” anyag egy része eljut a Földre, ami megmagyarázhatja, hogy miért találhatók meg az említett izotópok együtt a mélytengeri kőzetek ugyanazon rétegeiben.  

A tanulmány vezető szerzője, Dr. Wehmeyer elmondta: „Munkatársaink kőzetmintákat emeltek ki az óceán fenekéről, feloldották és gyorsítóba helyezték őket, majd rétegről rétegre megvizsgálták az izotópok összetételét. Számítógépes modelljeink segítségével dolgoztuk fel a kapott adatokat, hogy megtudjuk, hogyan mozognak az atomok a galaxisban. Ez egy nagyon fontos előrelépés, hiszen nemcsak azt mutatja meg, hogyan terjednek az izotópok a galaxisban, hanem azt is, hogy hogyan érhetik el nagy mennyiségben a Naprendszeren túli exobolygókat. Ez rendkívül izgalmas, mert az izotópbőség fontos tényező annak vizsgálatakor, hogy egy exobolygón meg tud-e maradni a víz folyékony állapotban, ami kulcsfontosságú az élethez. A jövőben az új eredmények segítségével azonosíthatjuk a galaxis azon térségeit, ahol lakható exobolygók lehetnek.” 

Dr. Chiaki Kobayashi professzor, a Hertfordshire-i Egyetem munkatársa és a tanulmány társszerzője hozzátette: „Sok éve dolgozom a periódusos rendszer stabil elemeinek eredetén, és nagyon örülök, hogy ebben a kutatásban eredményeket értünk el a radioaktív izotópokkal kapcsolatban. Gamma-tartományban működő teleszkópokkal meghatározhatjuk a mennyiségüket az űrben, a mélytengeri kőzetminták alapján a Földön, a meteoritokból pedig tudjuk, mennyi volt belőlük jelen a Naprendszer kezdetén. Ha összevetjük majd ezeket a méréseket Dr. Wehmeyer modelljeivel, sokat megtudhatunk arról, hogy honnan származnak a Naprendszert alkotó elemek.”