När två solliknande stjärnor kolliderar, resultatet kan bli en spektakulär explosion och bildandet av en helt ny stjärna. En sådan händelse sågs från jorden 1670. Den verkade för observatörer som en ljus, röd "ny stjärna." Även om det från början var synligt med blotta ögat, denna explosion av kosmiskt ljus bleknade snabbt och kräver nu kraftfulla teleskop för att se resterna av denna sammanslagning:en svag central stjärna omgiven av en gloria av glödande material som flödar bort från den.

Ungefär 348 år efter denna händelse, ett internationellt team av astronomer som använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) och NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) radioteleskop studerade resterna av denna explosiva stjärnsammanslagning – känd som CK Vulpeculae (CK Vul) – och upptäckte den klara och övertygande signatur av en radioaktiv version av aluminium ( 26 Al, en atom med 13 protoner och 13 neutroner) bunden till fluoratomer, bildar 26-aluminiummonofluorid ( ²⁶ AlF).

Detta är den första molekylen som bär en instabil radioisotop som definitivt upptäckts utanför vårt solsystem. Instabila isotoper har ett överskott av kärnenergi och förfaller så småningom till ett stabilt, mindre radioaktiv form. I detta fall, 26-aluminium (26Al) sönderfaller till 26-magnesium ( ²⁶ Mg).

"Den första fasta upptäckten av den här typen av radioaktiva molekyler är en viktig milstolpe i vår utforskning av det svala molekylära universum, sa Tomasz Kamiński, en astronom vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Massa., och huvudförfattare på ett papper som visas i Natur astronomi .

Forskarna upptäckte den unika spektrala signaturen för dessa molekyler i skräpet som omger CK Vul, vilket är ungefär 2, 000 ljusår från jorden. När dessa molekyler snurrar och tumlar genom rymden, de avger ett distinkt fingeravtryck av millimetervåglängdsljus, en process som kallas "rotationsövergång". Astronomer anser att detta är "guldstandarden" för molekylära detektioner.

Dessa karakteristiska molekylära fingeravtryck tas vanligtvis från laboratorieexperiment och används sedan för att identifiera molekyler i rymden. I fallet med 26AlF, denna metod är inte tillämplig eftersom 26-aluminium inte finns på jorden. Laboratorieastrofysiker från universitetet i Kassel/Tyskland använde därför fingeravtrycksdata för stabila och rikliga ²⁷ AlF-molekyler för att härleda korrekta data för de sällsynta ²⁶ AlF-molekyl. "Denna metod för extrapolering är baserad på den så kallade Dunham-metoden, " förklarade Alexander Breier från Kassel-teamet. "Det gör det möjligt för forskare att exakt beräkna rotationsövergångarna för ²⁶ AlF med en noggrannhet långt utöver astronomiska observatörers behov."

Observationen av just denna isotopolog ger nya insikter om fusionsprocessen som skapade CK Vul. Det visar också att de djupa, täta inre lager av en stjärna, där tunga grundämnen och radioaktiva isotoper smids, kan köras upp och kastas ut i rymden av stjärnkollisioner. "Vi observerar tarmarna på en stjärna som slets sönder för tre århundraden sedan av en kollision, " observerade Kamiński. "Hur coolt är det?"

Astronomerna fastställde också att de två stjärnorna som slogs samman var relativt lågmassa, där en är en röd jättestjärna med en massa någonstans mellan 0,8 och 2,5 gånger vår sols massa.

"Denna första direkta observation av denna isotop i ett stjärnliknande objekt är också viktig i det bredare sammanhanget av galaktisk kemisk evolution, " noterade Kamiński. "Detta är första gången en aktiv producent av den radioaktiva nukliden ²⁶ Al har identifierats direkt observationsmässigt."

Det har varit känt i decennier att det finns ungefär tre solar till ett värde av ²⁶ Al spred sig över Vintergatan. Men dessa iakttagelser, gjorda vid gammastrålningsvåglängder, kunde bara identifiera att signalen var där; de kunde inte peka ut enskilda källor och det var oklart hur isotoperna kom dit.

Med nuvarande uppskattningar på massan av ²⁶ Al i CK Vul (ungefär en fjärdedel av Plutos massa) och den sällsynta förekomsten av sammanslagningar som denna, det verkar ganska osannolikt att sammanslagningar är ensam ansvarig för detta galaktiska radioaktiva material, avslutar astronomerna.

Dock, ALMA och NOEMA kan bara detektera mängden ²⁶ Al bunden med fluor. Den faktiska massan av ²⁶ Al i CK Vul (i atomär form) kan vara mycket större. Det är också möjligt att andra fusionsrester kan ha betydligt större belopp. Astronomer kan också ha underskattat de nuvarande sammanslagningstakten i Vintergatan. "So this is not a closed issue and the role of mergers may be non-negligible, " speculated Kamiński.