Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

26AlF – die erste Entdeckung eines radioaktiven Moleküls im Weltraum

31.07.2018

Der erste eindeutige Nachweis eines radioaktiven Moleküls, 26AlF, im Weltraum, ist in der direkten Umgebung des historischen Nova-ähnlichen Objekts CK Vul gelungen, bei dem es sich höchstwahrscheinlich um den Überrest der Kollision zweier Sterne handelt. Der Helligkeitsausbruch dieser Quelle konnte in den Jahren 1670 bis 1672 in Europa beobachtet werden. Das Interesse an diesem Objekt lebte erst vor wenigen Jahren wieder auf, als man molekulares Gas mit einzigartiger Isotopenzusammensetzung im Überrest nachweisen konnte. Die Entdeckung gelang einem internationalen Forscherteam unter der Leitung von Tomasz Kamiński (CfA) unter der Beteiligung von Karl Menten (MPIfR Bonn).

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 “Vulpecula” (das Füchschen) beobachtet werden konnte. Die Nova Vul 1670 war leicht mit bloßem Auge zu erkennen und zeigte deutliche Helligkeitsschwankungen über die beiden folgenden Jahre.


Moleküle im Gasnebel um den Stern CK Vul: Kation Diazenyl (N2H+) in Blau, Methanol (CH3OH) in Rot und die Emission von AlF in Zyan/Grün und Gelb, radioaktives 26AlF tritt nur im innersten Teil auf.

T. Kamiński


Molekülkomponenten des kühlen Gasnebels um den Stern CK Vul (vgl. Abb. 1) als Overlay auf ein Nachtbild der ALMA-Antennen in 5100 m Höhe auf der Chajnantorebene in Chile.

T. Kamiński (Zusammenstellung); ESO/Y. Beletsky (ALMA Foto).

Es dauerte dann lange Zeit, 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.

Die Beobachtung des Isotops 26Al ermöglicht 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 handelt sich dabei um ein sogenanntes “Low-mass Binary System” mit einer Komponente von 0,8-2,5 Sonnenmassen, die sich als “Roter Riese” in einem bereits fortgeschrittenen Stadium ihrer Sternentwicklung befand.

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 in der Milchstraße. Allerdings könnte die tatsächliche Masse von 26Al in atomarer Form in CK Vul und anderen Überresten solcher Sternverschmelzungen deutlich höher sein. Vielleicht ist 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 vorliegenden Arbeit ist, dass die Linienpositionen im Spektrum zunächst von Molekülspektroskopikern berechnet wurden, die als Ko-Autoren in der Veröffentlichung vertreten sind. 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.

Auch in Zukunft bleibt CK Vul eine rätselhafte Quelle am Himmel und stellt einen Tummelplatz für neue astronomische Entdeckungen dar.


Bei der Entdeckung waren folgende Radioteleskope und Teleskopnetzwerke beteiligt: APEX, IRAM-30m, NOEMA, ALMA, and SMA. Die wichtigsten Beobachtungen für das Projekt wurden dabei vom PdbI/NOEMA-Interferometer sowie vom Teleskopnetzwerk ALMA in Chile beigesteuert, unter anderem mit dem soeben erst in Betrieb gegangenen Band-5-Empfangssystem für 1,4 bis 1,8 mm Wellenlänge.

Das Forscherteam umfasst Tomasz Kamiński, Romuald Tylenda, Karl M. Menten, Amanda Karakas, Jan Martin Winters, Alexander A. Breier, Ka Tat Wong, Thomas F. Giesen und Nimesh A. Patel.

Karl M. Menten, Direktor am MPIfR und Leiter der “Millimeter- und Submillimeter-Astronomie”-Forschungsabteilung des Instituts, ist Ko-Autor der Veröffentlichung.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Karl M. Menten
Direktor und Leiter der Forschungsabteilung “Millimeter- und Submillimeterastronomie”
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-297
E-mail: kmenten@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Tomasz Kaminski
Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics (CfA)
Fon: +1 617-495-7259
E-mail: tomasz.kaminski@cfa.harvard.edu

Originalpublikation:

Tomasz Kamiński et al.: Astronomical detection of a radioactive molecule 26AlF in a remnant of an ancient explosion, Advanced Online Publication (AOP), Nature Astronomy, 30. Juli 2018 (dx.doi.org/10.1038/s41550-018-0541-x).

Weitere Informationen:

https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2018/10

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugen
15.02.2019 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Regensburger Physiker beobachten, wie es sich Elektronen gemütlich machen
14.02.2019 | Universität Regensburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugen

Ein HZB-Team hat zusammen mit internationalen Partnern an der Lichtquelle BESSY II ein neues Phänomen in Eisen-Nanokörnern auf einem ferroelektrischen Substrat beobachtet: Die magnetischen Momente der Eisenkörner richten sich superferromagnetisch aus, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Der Effekt funktioniert bei Raumtemperatur und könnte zu neuen Materialien für IT-Bauelemente und Datenspeicher führen, die weniger Energie verbrauchen.

In heutigen Datenspeichern müssen magnetische Domänen mit Hilfe eines externen Magnetfeld umgeschaltet werden, welches durch elektrischen Strom erzeugt wird....

Im Focus: Regensburger Physiker beobachten, wie es sich Elektronen gemütlich machen

Und können dadurch mit ihrer neu entwickelten Mikroskopiemethode Orbitale einzelner Moleküle in verschiedenen Ladungszuständen abbilden. Die internationale Forschergruppe der Universität Regensburg berichtet über ihre Ergebnisse unter dem Titel “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunnelling microscopy on insulators” in der weltweit angesehenen Fachzeitschrift ,,Nature‘‘.

Sie sind die Grundbausteine der uns umgebenden Materie - Atome und Moleküle. Die Eigenschaften der Materie sind oftmals jedoch nicht durch diese Bausteine...

Im Focus: Regensburg physicists watch electron transfer in a single molecule

For the first time, an international team of scientists based in Regensburg, Germany, has recorded the orbitals of single molecules in different charge states in a novel type of microscopy. The research findings are published under the title “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunneling microscopy on insulators” in the prestigious journal “Nature”.

The building blocks of matter surrounding us are atoms and molecules. The properties of that matter, however, are often not set by these building blocks...

Im Focus: Universität Konstanz gewinnt neue Erkenntnisse über die Entwicklung des Immunsystems

Wissenschaftler der Universität Konstanz identifizieren Wettstreit zwischen menschlichem Immunsystem und bakteriellen Krankheitserregern

Zellbiologen der Universität Konstanz publizieren in der Fachzeitschrift „Current Biology“ neue Erkenntnisse über die rasante evolutionäre Anpassung des...

Im Focus: University of Konstanz gains new insights into the recent development of the human immune system

Scientists at the University of Konstanz identify fierce competition between the human immune system and bacterial pathogens

Cell biologists from the University of Konstanz shed light on a recent evolutionary process in the human immune system and publish their findings in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Thema Desinformation in Online-Medien

15.02.2019 | Veranstaltungen

FfE-Energietage 2019 - Die Energiewelt heute und morgen vom 1. bis 4. April 2019 in München

15.02.2019 | Veranstaltungen

Deutscher Fachkongress für kommunales Energiemanagement: Fokus Energie – Architektur – BauKultur

13.02.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Katalysatoren - Fluktuationen machen den Weg frei

15.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Berührungsgeschützt, kompakt, einfach: Rittal erweitert Board-Technologie

15.02.2019 | Energie und Elektrotechnik

Wie kann digitales Lernen gelingen? Lern-Prototypen werden auf der didacta vorgestellt

15.02.2019 | Bildung Wissenschaft

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics