Radioaktív izotópok lökéshullámokon érkeznek a Földre

Az eredményeket bemutató tanulmány, amely a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet munkatársainak vezetésével, a Hertfordshire-i Egyetem (UK) kutatóinak együttműködésében készült, a The Astrophysical Journal című tudományos lapban jelenik meg a közeljövőben.

„Amellett, hogy megértettük, miképpen gazdagodott bolygónk bizonyos elemekkel, az új eredmények segítenek annak vizsgálatában is, hogy a Naprendszeren kívül mely bolygókon lehet a legnagyobb az élet valószínűsége” – írják.

A bennünket körülvevő kémiai elemek egy része szupernóvának nevezett csillagrobbanások vagy extrém sűrűségű égitestek, úgynevezett neutroncsillagok ütközése során keletkezett.

de főleg az, hogy a különböző helyekről származó elemek hogyan érhették el látszólag egy időben bolygónkat. A rejtély először 2021-ben bukkant fel, amikor a kutatók radioaktív izotópok furcsa elegyét fedezték fel mélytengeri kőzetekben.

A detektált izotópok némelyike különösen izgalmas volt a kutatóközösség számára, mert nagyon eltérő környezetben kellett képződniük. A kutatók egyebek mellett felfedezték a fehér törpék robbanásakor keletkező mangán-53-at, a magösszeomlást elszenvedő szupernóvákban létrejövő vas-60-at és a plutónium-244-et, amely általában akkor képződik, amikor a Világegyetem egyik legsűrűbb anyagú égitestjeinek kettősei, az úgynevezett neutroncsillag kettős tagjai ütköznek össze.

Ezeket a meglehetősen különböző izotópokat azonban hasonló mélységből gyűjtött mélytengeri mintákban találták. Ahhoz, hogy elérjék bolygónk felszínét, ezeknek az izotópoknak le kellett ülepedni a Föld légköréből valamikor az elmúlt néhány millió évben. Mivel az idővel kőzetté alakuló mélytengeri üledékek rétegről rétegre rakódnak le, a kutatókat meglepte, hogy a három különböző csillagrobbanásból származó izotópokat nagyjából azonos rétegekben találták.

Benjamin Wehmeyer, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) munkatársa vezette kutatócsoport a Hertfordshire-i Egyetem szakembereivel közösen számítógépes modellekkel vizsgálta meg az izotópok galaktikus útját, hogy megtudják, miképpen érkezhettek egyszerre a Földre.

Arra az eredményre jutottak, hogy különböző asztrofizikai események, például neutroncsillag-ütközések vagy fehértörpe-robbanások kilökött anyagait az ezeknél sokkal gyakoribb, magösszeomlást elszenvedő szupernóvák lökéshullámai hajtják végig a galaxison. Ezek a szupernóvák nagy tömegű csillagok magjainak robbanásai, amelyek sokkal gyakrabban fordulnak elő, mint két neutroncsillag egyesülése vagy a fehér törpék robbanása.

A kutatók megfigyelték, hogy az ilyenkor létrejövő izotópok képesek „szörfözni” a szupernóvák lökéshullámain. Ez azt jelenti, hogy a különböző helyeken létrejövő izotópok végül együtt utazhatnak a magösszeomlást elszenvedő szupernóvák lökéshullámainak peremén. Az így felsepert anyag egy része a Földön köt ki, ami megmagyarázhatja, hogy miért találták meg együtt az említett izotópokat a mélytengeri kőzetek ugyanazon rétegeiben.

Benjamin Wehmeyer, a tanulmány vezető szerzője a vizsgálat részleteit bemutatva elmondta, hogy munkatársai kőzetmintákat emeltek ki az óceán fenekéről, feloldották és gyorsítóba helyezték azokat, majd rétegről rétegre megvizsgálták az izotópok összetételét. Ezt követően számítógépes modelljeik segítségével dolgozták fel a kapott adatokat, hogy megtudják, hogyan mozognak az atomok a galaxisban.

„Ez egy nagyon fontos előrelépés, hiszen nem csak azt mutatja meg, hogyan terjednek az izotópok a galaxisban, de azt is, hogy hogyan érhetik el nagy mennyiségben az exobolygókat – vagyis a Naprendszeren túli bolygókat. Rendkívül izgalmas, mert az izotóp-bőség fontos tényező annak megállapításakor, hogy egy exobolygón meg tud-e maradni a víz folyékony állapotban – ami kulcsfontosságú az élethez” – összegezte a kutató, hozzátéve, hogy a jövőben az új eredmények segítségével azonosíthatják a Galaxis azon térségeit, ahol lakható exobolygók lehetnek.