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CK VULPECULAE
Radioaktives Isotop im Weltraum nachgewiesen
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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31. Juli 2018

Astronomen ist es erstmals gelungen, mit Aluminium-26 ein radioaktives Isotop im Weltraum nachzuweisen. Es ist Teil eines Moleküls, das man in direkter Umgebung des historischen Nova-ähnlichen Objekts CK Vul entdeckt hat. Bei diesem dürfte es sich um den Überrest der Kollision zweier Sterne handeln. Der damit verbundene Helligkeitsausbruch konnte in den Jahren 1670 bis 1672 beobachtet werden.

CK Vulpeculae

Ansicht von CK Vulpeculae aus Daten von ALMA (orange und rot) und optischen Daten des Gemini-Teleskops (blau). Das radioaktive Isotop wurde in der orangefarbenen Doppelkeulenstruktur im Zentrum nachgewiesen. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton  [Großansicht]

Der veränderliche Stern CK Vulpeculae (CK Vul) ist als Ort eines stellaren Helligkeitsausbruchs, einer sogenannten Nova, bekannt, die von europäischen Astronomen im 17. Jahrhundert in Richtung des Sternbilds Füchschen (Vulpecula) beobachtet werden konnte. Die Nova Vul 1670 war leicht mit bloßem Auge zu erkennen und zeigte deutliche Helligkeitsschwankungen über die beiden folgenden Jahre.

Es dauerte dann lange Zeit, nämlich bis zum Jahr 2013, bevor ein Team von Astronomen durch Beobachtungen mit dem Atacama Pathfinder Experiment (APEX) molekulares Gas mit einzigartiger Isotopenzusammensetzung im Überrest dieses Ausbruchs nachweisen konnte. Die Analyse dieses überraschenden Befundes deutete darauf hin, dass ein sehr seltenes Ereignis dafür die Ursache war, nämlich der Zusammenstoß und die anschließende Verschmelzung zweier Einzelsterne. Die Kollision erzeugte ein Objekt, das man auch als "Roter Transient" oder "Rote Nova" bezeichnet, eine erst seit kurzem definierte neue Klasse eruptiver Sterne (astronews.com berichtete).

Die jetzt vorgestellte Beobachtung des Isotops 26Al als Teil eines Moleküls in den Überresten der Kollision ermöglicht nun einen Einblicke in den Verschmelzungsprozess von CK Vul und zeigt, dass selbst tief im Inneren liegende Schichten des Sterns bei solch einer Kollision zutage treten können. Darüber hinaus ermöglichten es die gefundenen Resultate, die Natur des zugrunde liegenden Doppelsternsystems genauer einzugrenzen. Es handelte sich dabei um ein sogenanntes "Low-mass Binary System" mit einer Komponente von 0,8 bis 2,5 Sonnenmassen, die sich als Roter Riese in einem bereits fortgeschrittenen Stadium ihrer Sternentwicklung befand.

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Der erste direkte Nachweis von 26Al in einem sternartigen Objekt ist auch in einem größeren Zusammenhang für die chemische Entwicklung der Milchstraße von Bedeutung. Zum ersten Mal konnte eine aktive Quelle für die Erzeugung des radioaktiven Nuklids 26Al durch Beobachtungen belegt werden. Es ist bereits seit Jahrzehnten bekannt, dass ca. zwei Sonnenmassen von 26Al über die Milchstraße verteilt sind. Obwohl über ihre Gammastrahlung nachweisbar, ist die genaue Herkunft dieser radioaktiven Wolke bisher unbekannt.

Mit den aktuellen Abschätzungen über die Masse von 26Al in CK Vul und der Anzahl von Sternkollisionen in der Milchstraße erscheint es sehr unwahrscheinlich, dass die Kollisionen alleine verantwortlich sind für die Erzeugung dieses radioaktiven Materials. Allerdings könnte die tatsächliche Masse von 26Al in atomarer Form in CK Vul und anderen Überresten solcher Sternverschmelzungen deutlich höher sein. Vielleicht wird auch die derzeit angenommene Verschmelzungsrate unterschätzt, so dass die Rolle der Sternverschmelzungen bei der Erzeugung radioaktiven Materials vielleicht nicht vernachlässigt werden sollte.

Durch die aktuellen Beobachtungen ist eine völlig neue Art von Objekten für die Erzeugung von 26Al in der Milchstraße in den Fokus gerückt. Sie zeigen außerdem, dass moderne Radiointerferometer wie ALMA bei Millimeterwellenlängen zur Suche nach dem Ursprung des radioaktiven 26Al in der Milchstraße eingesetzt werden können – und das mit wesentlich höherer Winkelauflösung als bei Gammastrahlungs-Observatorien.

Ein anderer wichtiger Aspekt der Studie ist, dass die Linienpositionen im Spektrum zunächst von Molekülspektroskopikern berechnet wurden. Die Darstellung von Material mit darin enthaltenem 26Al durch direkte Labormessungen würde extrem herausfordernd und auch teuer, so dass die Berechnungen den einzig gangbaren Weg darstellen. Die beobachteten Linienübergänge stimmen perfekt mit den aus den Berechnungen vorhergesagten überein.

An der Entdeckung waren mehrere Radioteleskope beteiligt, darunter APEX, der Radioteleskopverbund ALMA sowie das Northern Extended Millimeter Array (NOEMA). Auch in Zukunft dürfte CK Vul eine rätselhafte Quelle am Himmel bleiben und einen Tummelplatz für neue astronomische Entdeckungen darstellen. Über die Entdeckung berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.

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siehe auch
APEX: Sternkollision sorgte für Nova von 1670 - 24. März 2015
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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