Semmi kétség - csillaganyagból vagyunk

A dinoszauruszok megkövesedett csontjaiban rejlő radioaktív elemek sokat elárulnak az egykori fajokról, illetve arról a földtörténeti időszakról, amelyben éltek. Némileg hasonlóképpen a Naprendszer keletkezése előtt létezett csillagok nyomai is felfedezhetőek a bolygórendszerünkben hátrahagyott radioaktív nyomokból, amelyekből akár e csillagok pusztulásának időpontja is meghatározható.

Egy magyar, olasz és német kutatókból álló csoport Maria Lugaro (MTA CSFK, Lendület AGB Nukleáris Asztrofizika és Csillagpor kutatócsoport) vezetésével, az MTA Atomki és a Nyugat-magyarországi Egyetem munkatársainak közreműködésével két radioaktív atommag vizsgálatával fedezett fel két „csillagdinoszauruszt”. A két atommag különlegessége, hogy nehezek, ugyanakkor viszonylag kevés neutront tartalmaznak. Az egyik a nióbium (Nb) elem egyik izotópja 41 protonnal és 51 neutronnal, a másik pedig a szamárium (Sm) 62 protonnal és 84 neutronnal. Összehasonlításul: a világegyetemben található szamárium jelentős része 90 neutront tartalmaz. Ezek a különleges atommagok csak olyan speciális magreakciók sorozataként jöhetnek létre, amelyek protonokkal dúsítják az atommagot. Ilyen reakciók pedig csak bizonyos szupernóva-robbanások során mennek végbe.

A kutatócsoport a robbanások részletesen kidolgozott számítógépes modelljeinek segítségével kiszámolta, mennyi keletkezhetett ezekből az atommagokból. Az eredményt aztán összehasonlították a meteoritokban található mennyiséggel, így megkapták, hogy a Naprendszer keletkezésekor még mennyi volt belőlük. Mivel a két atommag radioaktív, a keletkezésüktől kezdve folyamatosan fogytak, 35 és 100 millió éves felezési idővel.

A két mennyiség összehasonlításából meghatározhatták, hogy a Naprendszer megszületése előtt utoljára legalább 15 millió évvel korábban robbant fel a közelben olyan szupernóva, amely egy fehér törpecsillag összeomlásának az eredménye. A legutolsó, egy nagyságrendileg 15 naptömegű óriáscsillag pusztulása pedig legalább 7 millió évvel előzte meg a Nap létrejöttét.

Mindeddig nincs nyoma ennél közelebbi időpontban felrobbant csillagoknak. Ebből következik, hogy az a gáz- és porfelhő, amelyből a Nap kialakult, viszonylag hosszan lehetett nyugalomban, ami csak akkor lehetséges, ha igen nagy volt a tömege.

Mindezek alapján könnyen elképzelhető, hogy a Nap egy óriás csillagbölcsőben keletkezett, ezernyi másik testvérével együtt, amelyek azóta szétszóródtak a Tejútrendszerben.

„A bámulatos eredmény egyedi betekintést nyújt a Naprendszer keletkezését megelőző asztrofizikai folyamatokba, különös tekintettel a preszoláris köd nehéz elemekkel történő feldúsulásába. A nukleáris asztrofizika szinte archeológiai karakterű képet vázol fel arról a por- és gázfelhőről, amelyből Földünk is kialakult több mint négy és fél milliárd évvel ezelőtt” – mondta Kiss László csillagász, akadémikus.

Az eredményeket bemutató szakcikk a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban, az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának szaklapjában jelent meg. (http://www.pnas.org/content/early/2016/01/05/1519344113.abstract?sid=77d64219-8701-4d5c-96c6-734ee1da6a49)

Csillaganyagból vagyunk

A nagy tömegű csillagok fontos szerepet játszanak az anyag fejlődésében. Belsejükben születtek, illetve születnek ma is a nehezebb kémiai elemek, amelyek aztán a csillagok életének végén, a szupernóva-robbanás során szétszóródnak a környező csillagközi anyagban, felhőkben. Ha egy ilyen „elszennyezett” felhőből születik egy új csillag – mint ahogyan a Nap is –, akkor annak anyagában, illetve a bolygóiban már ott lesznek a nehezebb kémiai elemek. A vérünkben lévő vas, a csontjainkban lévő kalcium, az oxigén, amit belélegzünk (és így tovább) mind ősi csillagok belsejében született, ahonnan szupernóva-robbanás során szabadult ki – vagyis mindannyian csillaganyagból vagyunk.