Kiderítették, hogy keletkezik a csontjainkban fontos fluor az Univerzumban

A művészi elképzelés az NGP–190387 poros csillagképző galaxist mutatja, amely olyan messze van, hogy fénye több mint 12 milliárd év alatt ér hozzánk

Új felfedezés világít rá arra, hogy a csontjainkban és fogazatunkban fluoridok formájában előforduló kémiai elem, a fluor hogyan keletkezik az Univerzumban. Az Európai Déli Obszervatórium együttműködésével üzemeltetett ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel csillagászok egy csoportja olyan távoli galaxisban is kimutatta ezt az elemet, amelynek fénye több mint 12 milliárd év alatt ér hozzánk. Ez az első alkalom, hogy ilyen távoli csillagképző galaxisban fluort detektáltak.

„A fluorral mindannyian közeli ismeretségben vagyunk, hiszen fluoridok formájában a fogkrémek fontos alkotórésze, így naponta kapcsolatba kerülünk vele" – kezdi Maximilien Franco, a University of Hertfordshire (Egyesült Királyság) kutatója, a Nature Astronomy c. folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője. Környezetünk többi kémiai eleméhez hasonlóan a fluor is a csillagokban keletkezik, mostanáig azonban nem tudtuk, pontosan hogyan is zajlik ez a folyamat. „Még azt sem tudtuk, hogy milyen típusú csillagok állítják elő a fluor nagy részét az Univerzumban!

Franco és munkatársai hidrogén-fluorid formájában detektálták a fluort az NGP–190387 katalógusjelű távoli galaxis egyik nagy gázfelhőjében. A galaxist abban az állapotában figyelhetjük meg, amikor az Univerzum kora még csak 1,4 milliárd év, azaz a mainak mindössze 10%-a volt. Mivel a csillagok a magjukban keletkezett kémiai elemeket életük végén a környező térbe szórják, a detektálás ténye azt is jelenti, hogy a fluort létrehozó csillagok fejlődése és pusztulása nagyon gyorsan zajlott.

A művészi elképzelés az NGP–190387 poros csillagképző galaxist mutatja, amely olyan messze van, hogy fénye több mint 12 milliárd év alatt ér hozzánk Forrás: ESO/M. Kornmesser

A csoport úgy véli, hogy a fluor legnagyobb valószínűséggel a nagyon nagy tömegű, mindössze néhány millió évig – az Univerzum életében szempillantásnak számító ideig – létező Wolf–Rayet-csillagokban keletkezik. Azt mondják, a hidrogén-fluorid általuk detektált mennyiségének magyarázatához ezek a csillagok elengedhetetlenül szükségesek. A kozmikus fluor lehetséges forrásaként már korábban is felvetődtek a Wolf–Rayet-csillagok, azonban a kutatók eddig nem sejtették, hogy milyen fontos szerepet töltöttek be ennek a kémiai elemnek a létrehozásában már a korai Univerzumban is.

„Megmutattuk, hogy a legnagyobb tömegű csillagok közé tartozó, pályafutásukat heves robbanással befejező Wolf–Rayet-csillagok segítségünkre vannak abban, hogy fogainkat a megfelelő állapotban tartsuk!" – viccelődik Franco.

A művészi elképzelés egy Wolf–Rayet-csillag fényes, a csillagról ledobódott anyag alkotta köd által övezett magját mutatja Forrás: ESO/L. Calçada

Korábban más elképzelések is napvilágot láttak arról, hogy a Wolf–Rayet-csillagokon kívül milyen módokon keletkezhet és szóródhat szét a fluor. Ilyen például a Napnál néhányszor nagyobb tömegű elfejlődött objektumok, az ún. aszimptotikus óriáság csillagainak pulzációja. A kutatócsoport azonban úgy gondolja, hogy ezen forgatókönyvek folyamatai – amelyek közül néhány akár több milliárd évet is igénybe vehet – nem tudják teljes egészében megmagyarázni a fluor NGP–190387-ben detektált mennyiségét.

„Ebben a galaxisban csak néhány tíz- vagy százmillió év kellett ahhoz, hogy nagyjából hasonló mennyiségű fluor jöjjön létre, mint amennyi a 13,5 milliárd éves Tejútrendszer csillagaiban van" – mondja Chiaki Kobayashi professzor (University of Hertfordshire). „Méréseink teljesen új megvilágításba helyezik a fluor eredetének két évtizede vizsgált problémáját."

Az NGP–190387-ben történt detektálás egyike azon úttörő megfigyeléseknek, amelyek során nem a Tejútrendszerben vagy közvetlen galaxisszomszédaiban mutatták ki a fluort. Ugyan távoli kvazárokban – galaxisok centrumában helyet foglaló szupernagy tömegű fekete lyukak által működtetett fényes objektumokban – már korábban is detektálták a jelenlétét, eddig még soha nem észlelték csillagképző galaxisokban az Univerzum fejlődésének ilyen korai szakaszában.

Az NGP–190387 távoli galaxis körüli égterület mutató, az optikai tartományban készült nagy látószögű felvétel a Digitized Sky Survey 2 felmérésből származik. A kép közepéhez közel látható galaxis olyan messze van, hogy fénye több mint 12 milliárd év alatt ér hozzánk. Bár ezen a képen nem láthatók, sok más, jóval közelebbi galaxis is megfigyelhető a nagy látószögű felvételen Forrás: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

A fluor sikeres detektálásában az űrben keringő és a földi bázisú obszervatóriumokon kívül a véletlen is szerepet játszott. Az Európai Űrügynökség Herschel-űrtávcsöve által felfedezett, majd később a chilei ALMA-val is megfigyelt NGP–190387 a távolságához képest rendkívül fényes. Az ALMA-adatok megerősítették, hogy az NGP–190387 kivételesen nagy luminozitása részben annak köszönhető, hogy egy másik ismert, nagy tömegű galaxis helyezkedik el a Föld és az NGP–190387 között, annak látóirányához nagyon közel. Ez a nagy tömegű galaxis a gravitációslencse-hatás révén felerősítette az NGP–190387-ben a fluor által sok milliárd évvel ezelőtt kibocsátott halvány sugárzást, lehetővé téve, hogy Franco és munkatársai detektálják azt.

Az ESO leendő zászlóshajója, a Chilében már épülő, és a tervek szerint az évtized vége felé munkába álló ELT (Extremely Large Telescope, Rendkívül Nagy Távcső) segítségével végzendő vizsgálatok a galaxis további titkait tárhatják majd fel. „Az ALMA a hideg csillagközi gáz és por által kibocsátott sugárzást érzékeli" – mondja Chentao Yang, az ESO Chilében dolgozó munkatársa. „Az ELT-vel azonban az NGP–190387 csillagainak közvetlen sugárzását is észlelhetjük majd, alapvető fontosságú információt szerezve így arról, hogy mennyi csillagot tartalmaz ez a galaxis."