Csillagászat Csillagpor fedezte fel az óceán fenekén
A szupernóva tűzgömbjében sok új elem jön létre, köztük a vas-60. Ha a kutatók felfedezik ezt az izotópot a Földön, akkor az nem biztos, hogy az űrből származott.
2020. augusztus 25. - 08:08, Thomas Bührke
Berlin/Drezda Évente több ezer tonna kozmikus por csöpög a földre. A legtöbb ilyen apró részecske a Naprendszerünk aszteroidáiból és üstököséből származik. Egy kis rész azonban távoli csillagoktól származik hozzánk. Olyan összetevőn keresztül tárul fel, amely nem létezik a földön: a vas-60 izotóp, a vas elem egyik változata. Anton Wallner, a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) által vezetett kutatócsoportnak mára sikerült felderítenie az ilyen csillagporokat a mélytengeri üledékekben. Eredete rejtély - számolnak be a PNAS szaklapban.
A helyszín 4200 méter mélyen található az indiai délkeleti medencében, mintegy ezer kilométerre Ausztrália délnyugati csúcsától. A Floridai Állami Egyetem Antarktisz Tengeri Geológiai Kutatóintézetének ilyen méteres fúrómagjainak egyikében a kutatók néhány évvel ezelőtt találtak vas-60-at. Mitől olyan érdekes ez az izotóp?
Az Iron-60 instabil és lebomlik; 2,6 millió évente felére csökken az eredetileg rendelkezésre álló összeg. Ha a vas-60 jelen volt, amikor a föld 4,6 milliárd évvel ezelőtt létrejött, akkor a mai napig teljesen lebomlott. Nincsenek földi források. Ha ezt az izotópot bárhol észlelik, akkor annak nem olyan régen az űrből kellett származnia. A csillagászok ennek egyik forrását ismerik: robbanó csillagok, más néven szupernóvák. A szupernóva tűzgömbjében sok új elem jön létre, köztük a vas-60. Ezek az atomok apró porszemcsékhez kapcsolódnak, és az űrben haladnak rajtuk. Ha valamikor ütköznek a földdel, a légkörön keresztül a földre süllyednek és lerakódnak.
Robbanások egy fiatal csillagcsomóban
A Müncheni Műszaki Egyetem Gunther Korschinek által vezetett csapata 20 évvel ezelőtt fedezte fel először az Eisen-60-at. A Csendes-óceán déli részén található mangán kérgekben találták meg. Ezek a mélytengeri lelőhelyek sok vasat tartalmaznak, és nagyon lassan nőnek, milliméterenként néhány milliméterenként. Ez erősen összenyomja az anyagot. Ritka anyagok, például a vas-60 kis mennyiségben koncentrálódnak, és így könnyebben kimutathatók. A lassú növekedés azonban megnehezíti a társkeresést, mivel az évente lerakódó rétegek nagyon vékonyak. A mélytengeri magoknak pontosabb információkat kell szolgáltatniuk, amelyek mindössze ezer év alatt néhány milliméterrel megnőhetnek.
Ez a bizonyíték négy évvel ezelőtt valósult meg. Érdekes módon különösen magas koncentrációkat találtak 1,7 és 3,2 millió évvel ezelőtt, illetve 6,5 és 8,7 millió évvel ezelőtt. Dieter Breitschwerdt és Jenny Feige, a Berlini Műszaki Egyetem pontos elemzése szerint körülbelül 16 szupernóva robbant fel egymás után egy fiatal csillagfürtben, és a vas-60-at kidobta az űrbe. A csillaghalmaz túlélő tagjai ma is láthatók a Skorpió és a Centaurus csillagképekben. A robbanásfelhők kitágultak és egy nagy gázbuborékká olvadtak össze. Abban az időben a szupernóvák körülbelül 300 fényévnyire voltak. Ez valószínűleg nem veszélyeztette a földi bioszféra felszabaduló UV- és röntgensugarait. A szakértők csak 30 fényévnél rövidebb távolságokra számíthatnak súlyos károkra.
A kutatók tavaly szenzációt okoztak a vas-60 felfedezésével az Antarktiszon. Ehhez összegyűjtöttek 500 kilogramm havat, dobozokba csomagolva Németországba szállították, ahol kiterjedt vegyi feldolgozás után elemezni lehetett. A benne talált vas-60 azonban évmilliókkal ezelőtt nem hullott a földre, hanem csak nemrégiben, mert az összegyűlt hó nem volt 20 évnél régebbi. Úgy tűnt, hogy a nem túl távoli szupernóvákból is származik. Úgy tűnik, hogy bolygónkat a múltban sokszor kitették robbanó csillagok tűzijátékának. Anélkül azonban, hogy az életre bármilyen súlyos következménye lenne.
A csillagászok felfedezték, hogy naprendszerünk a helyi csillagfelhőnek nevezett forró gázfelhők gyűjteményében található. Ezt szupernóvák hozhatták létre. Körülbelül 40 000 évvel ezelőtt naprendszerünk egy kis részleges felhőbe került, amelynek átmérője körülbelül 16 fényév volt. Néhány ezer év múlva ismét elmegy. "Ezért vagyunk különösen érdekeltek egy újabb kelési dátum üledékeiben, vagyis abban az időben, amely megfelel a csillagközi felhőn keresztüli utazásnak" - írja le Anton Wallner a legújabb mű alapgondolatát. Ő vezette a kutatómunkát az aberbergi Ausztrál Nemzeti Egyetemen (ANU), a közelmúltban pedig a HZDR-ben és a Drezdai TU-ban kezdett kutatni.
60 gramm vas-60 33 000 év alatt
A fúrómagtól a végső elemzésig tartó út hosszú és nagyon időigényes, kulcsszerepet játszik Silke Merchel a HZDR-től és Jenny Feige a TU Berlin-től. Először azt tapasztalták, hogy a mag felső nyolc hüvelykje az elmúlt 33 000 évet ölelte fel. Ezt a területet öt centiméter hosszú szakaszokra osztották, majd megmérték. A benne lévő nagyon kevés vas 60 atom csak rendkívül érzékeny gyorsító tömegspektrométerrel volt kimutatható az Ausztrál Nemzeti Egyetemen. Végül az összes vizsgált üledék csak tizenkilenc vas-60 atomot tartalmazott. "A föld teljes felületére extrapolálva ez azt jelenti, hogy az elmúlt 33 000 évben a csillagporból csak 60 gramm vas-60 hullott az egész földre" - mondja Wallner.
Ez kevesebb, mint amit a kutatók megállapítottak az eseményről 1,7 és 3,2 millió évvel ezelőtt. Tehát a most talált vas-60 nem szupernóvából származik? Nagyon masszív csillagok már az robbanásveszélyes végük előtt is kisebb mennyiségben képesek előállítani az izotópot, és lehetővé teszik, hogy csillagszéllel elűzzék az űrbe. Néhány fényév sugarú körzetében azonban egyetlen ilyen csillag sem ismert. Óriási fényerejük miatt nem tudnak megmenekülni a csillagászok elől. Felmerül tehát a kérdés, honnan származnak a részecskék, és hogyan jött létre az a csillagközi felhő, amelyen keresztül naprendszerünk mozog.
Wallner rámutat arra a lehetőségre, amelyet kollégái nemrégiben felhoztak: Elképzelhető, hogy "a porszemcsékbe zárt vas-60 többször visszatükröződött a csillagközi közegben, így bizonyos mértékig körbe szorult" - mondja Wallner. Ez azt jelentené, hogy a részecskék a vártnál jóval hosszabb ideig utaztak volna az űrben. Ennek eredményeként az észlelt vas-60 olyan régebbi szupernóvákból származhat, amelyek robbanásfelhői ma már nem találhatók meg. "Akkor egyfajta visszhangot mérünk ezekből a kozmikus kitörésekből."
Ez az óceánfenékről származó csillagászat az asztrofizikusoknak teljesen új betekintést nyújt a Tejút felépítésébe és fejlődésébe.