Arzént és szelént detektáltak egy nagyon öreg csillagban

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 energiafelszabadulással. 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.