A chilei Paranal csúcson működő VLT (Very Large Telescope)
távcsőegyüttes Kueyen teleszkópjának UVES spektrográfjával egy nagyon öreg csillagot találtak a Tejútrendszerben. A HE
1523-0901 katalógusjelű objektum becsült kora 13,2 milliárd év, ami
alig marad el az Univerzum 13,7 milliárd éves korától, azaz a csillag
valóban a kozmikus idők hajnalán, nem sokkal az Ősrobbanás után született.
Egy csillag korának meghatározása korántsem egyszerű feladat,
különösen akkor, ha ilyen öreg objektumról van szó. Ehhez nagyon
pontosan meg kell becsülni a radioktív tórium- és uránizotópok
gyakoriságát a csillagban, s ez csak a VLT teleszkópjaihoz hasonló nagy távcsövekkel lehetséges. A módszer hasonlít a 14-es
szénizotóp gyakoriságának mérésén alapuló ún. radiokarbon módszerhez,
amit a régészetben nagyon gyakran használnak a leletek korbecsléséhez. Míg azonban ez az eljárás mindössze néhány tízezer évre
visszamenőleg alkalmazható, a csillagászatban összehasonlíthatatlanul
hosszabb időtartamokat kell felmérnünk a fenti módszerrel.
Fantáziarajz a radioaktív izotópok gyakoriságán alapuló kormeghatározás csillagászati alkalmazásáról.
A radioaktív izotópok gyakoriságán alapuló módszer jó
alkalmazhatósága szempontjából kritikus a megfelelő izotóp
kiválasztása. Ezek mennyisége egy adott mintában, ellentétben a stabil
elemekével, az idő előrehaladtával csökken. Elegendően sok idő
elteltével α- és β-bomlások során minden aktív izotóp stabil állapotba
jut, és az ún. radioaktív bomlási sorok végén tovább már nem bomló
ólomizotópok állnak. A folyamat jellemzésére a felezési időt
használják, ami azt mutatja meg, hogy egy mintában mennyi idő alatt csökken
egy adott bomlásképes izotóp aránya a felére. A felezési idő, az izotóp
ma mérhető és a kiindulási állapotbeli gyakorisága
ismeretében az izotópot tartalmazó objektum kora a bomlástörvényből
meghatározható. Jelen esetben a kiindulási gyakoriság a Világegyetem
fiatal korára vonatkozó különböző elméletekből nyerhető, s
így természetesen a bizonytalansága is nagy lehet. A rövid felezési
idejű izotópok értelemszerűen csak rövidebb időskálán alkalmasak
kormeghatározásra, míg a hosszú felezési idejű izotópok lassabban
bomlanak, azaz nagyon hosszú, milliárd éves időskálákon is alkalmazhatók. Ilyen nagyon
hosszú, több milliárd éves felezési idejű izotópjai elsősorban az
uránnak és a tóriumnak vannak. Előbbi felezési ideje 4,7 milliárd év,
míg utóbbié a 14 milliárd évet is meghaladja, azaz hosszabb az
Univerzum becsült koránál!
A Kueyen teleszkópra szerelt UVES spektrográffal 7,5 órás
észlelési idővel a kutatóknak olyan ultraibolya színképeket sikerült
rögzíteni a fémszegény ([Fe/H] = -2,95), azaz kevés nehéz elemet
tartalmazó HE 1523-0901 csillagról, melyeken nem csak az előbb említett
izotópok egymáshoz, de másik három, neutronbefogásra alkalmas stabil
elemhez (Eu, Os, Ir) viszonyított gyakoriságát is sikerült
meghatározni, azaz a kormeghatározás ebben az esetben "több lábon áll".
A HE 1523-0901 ún. második generációs csillag, a benne található urán-
és tóriumizotópok az Univerzum első, szupernóvaként felrobbant
csillagainak kohóiban keletkeztek, így a 13,2 milliárd év valójában annak
a szupernóvának a kora, ami a HE 1523-0901 szülőanyagát beszennyezte a
nehézelemekkel. Minthogy a szupernóva és a mostani csillag kialakulása között nem telhetett el sok idő, most csak azt mondhatjuk, hogy az
élete vége felé járó HE 1523-0901 a jelenleg ismert legöregebb csillag
a Tejútrendszerben. Elképzelhető, hogy később más fémszegény csillagok
között még öregebbet is találunk.
A HE 1523-0901 csillag spektruma az ionizált urán 385,96 nm-es vonala környékén.
Az elméletek szerint az első csillaggeneráció az Ősrobbanás
után 30-150 millió évvel keletkezett. Ezek a csillagok valószínűleg
óriási, 200 naptömeget is elérő objektumok voltak, s emiatt életüket
nagyon gyorsan élték. Alig néhány százmillió év alatt elfogyasztották
üzemanyagukat, s életüket fellángoló szupernóvaként fejezték be. Közben kozmikus környezetüket nehézelemekkel szennyezték be, melyek aztán a
következő csillaggeneráció építőköveivé váltak. Ezen behemótokkal
ellentétben a HE 1523-0901 valószínűleg csak 0,8 naptömegnyi lehet, így
még születése után 13 milliárd évvel is stabilan termeli az energiát.
Forrás: ESO 23/07 Science Release