Egy nemzetközi kutatói együttmûködés, köztük a HUN

Eredményeik szerint a Nap viszonylag gyorsan, 10-20 millió év alatt alakult csillaggá a keletkezési területének gázanyagából és nem egymagában született, hanem egy nagy csillagcsaládban.

A vizsgálat során a kutatók elõször megmérték a teljesen ionizált tallium ionok bomlását a németországi GSI/FAIR laboratórium speciális részecskegyorsítójának segítségével, majd a kísérlet eredményei alapján ki tudták számítani, mennyi radioaktív ólom (205Pb) keletkezik a csillagok belsejében. A kutatók a keletkezõ radioaktív ólom mennyisége alapján 10-20 millió év közé esõ értéket határoztak meg a Nap szülõ-gázanyagból történõ kialakulásának idõskálájára vonatkozóan - olvasható a HUN-REN CSFK szerdai közleményében.

A kutatók eredményeiket szerdán publikálták a Nature címû folyóiratban.

A Nap keletkezésének idõskáláját a csillagászok úgy tudják vizsgálni, hogy a Nap szülõ-molekulafelhõbõl való kialakulásának "órájaként" azoknak a hosszú élettartamú, radioaktív atommagoknak a bomlását használják, amelyek más csillagokban keletkeztek még a Nap születése elõtt. A Nap születése óta eltelt 4,6 milliárd évben ezek a radioaktív atommagok már elbomlottak, de a meteoritokban kimutatható bomlástermékeikben hátrahagyták lenyomatukat.

A vizsgálat elvégzéséhez az ideális "alany" a radioaktív ólom (205Pb), az egyetlen radioaktív atommag, amely kizárólag közepes tömegû, a Napnál körülbelül kétszer-négyszer nagyobb tömegû csillagokban képes keletkezni neutronbefogás útján.

A Földön a radioaktív ólom (205Pb) atomok 205Tl (tallium) atommá bomlanak egy atomi elektron befogásával, ami által az egyik protonjuk neutronná alakul át. A csillagokban, ahol a hõmérséklet sokkal magasabb (akár több százmillió Celsius-fok) és az atomokból az összes elektron kiszakadt, a fordított folyamat is végbe tud menni: a 205Tl bomlik 205Pb-re. Ez egy kivételes ritka bomlási mód.

"A két atommag komplex viselkedése miatt a csillagokban keletkezõ radioaktív ólom mennyiségét csak akkor tudjuk megbecsülni, ha ismerjük, hogy a két atommag egymássá bomlásának sebessége hogyan változik a hõmérséklettel a csillag belsejében. Problémát jelent, hogy ezeket a bomlásokat normál laboratóriumi körülmények között nem lehet mérni, mivel a Földön a tallium stabil" - magyarázzák a kutatók.

Ennek az akadálynak az áthidalására egy, 12 ország 37 intézményének kutatóiból álló csoport megmérte a teljesen ionizált tallium ionok bomlását a németországi GSI/FAIR laboratórium speciális részecskegyorsítójának segítségével. Ehhez a talliumot meg kellett fosztani az összes elektronjától és ebben a különleges állapotban kellett tartani több órán keresztül.

A munkát ezután az asztrofizikusok vették át, köztük a HUN-REN CSFK Csillagászati Intézet és a Szegedi Tudományegyetem kutatói, akik új csillagmodellek számításával megbecsülték, mennyi radioaktív ólom dobódik ki a közepes tömegû csillagokból.

"A bomlási ráták pontosított értékei lehetõvé teszik számunkra, hogy nagy bizonyossággal megbecsüljük, mennyi radioaktív ólom (205Pb) keletkezett a csillagokban és jutott a Napunk szülõ-gázfelhõjébe"- ismertette Szányi Balázs, a Szegedi Tudományegyetem Fizika Doktori Iskolájának hallgatója.

"A meteoritokból származtatható radioaktív ólom mennyiséggel összevetve megállapítottuk, hogy a Nap viszonylag gyorsan, 10-20 millió év alatt alakult csillaggá a keletkezési területének gázanyagából. Ez összhangban van ugyanezen csillagokban keletkezett más radioaktív atommagokkal. Ez azt jelenti, hogy a Napunk nem egymagában született, hanem egy nagy csillagcsaládban, számos testvérével együtt, amelyek régen szétszéledtek és elvesztették egymást" - foglalta össze a közleményben Maria Lugaro, a Csillagászati Intézet kutatója.

"Az úttörõ kísérleti berendezések, a világ magfizikai és asztrofizikai kutatócsoportjainak interdiszciplináris együttmûködése és rengeteg kemény munka segíthet megérteni a csillagok belsejében zajló nukleáris folyamatokat. Az új kísérletünk feltárta azon 4,6 milliárd évvel ezelõtti események idõskáláját, amelyek a Napunk kialakulásához vezettek" - emeli ki Guy Leckenby, a kanadai nemzeti részecskegyorsító központ (TRIUMF) PhD-hallgatója és a publikáció elsõ szerzõje.

A kutatók munkájukat elhunyt kollégáik, Fritz Bosch, Roberto Gallino, Hans Geissel, Paul Kienle, Fritz Nolden, and Gerald J. Wasserburg emlékére ajánlják, akik több évtizeden át támogatták ezt a kutatást - áll a közleményben.