Większość metali we wszechświecie powstaje we wnętrzach gwiazd w wyniku reakcji termojądrowych. Metale opuszczają gwiazdę wraz z wiatrem gwiazdowym lub podczas wybuchu supernowej i mieszają się z gazem międzygwiezdnym. Badania nad tymi procesami są możliwe dzięki obserwacji radioaktywnych izotopów i symulacjom komputerowym. Szczególnie użyteczne są obserwacje radioaktywnego izotopu glinu – 26Al.

Radioaktywny izotop glinu – 26Al ma okres półtrwania równy ok. milionowi lat. Można go obserwować w paśmie promieniowania gamma przy linii emisyjnej 1,8 MeV. Izotop powstaje w bardzo masywnych gwiazdach, których większość znajduje się w dysku galaktycznym. Jednak niedawno wykryto 26Mg (produkt rozpadu 26Al) w niektórych meteorytach w pobliżu naszego układu, co wskazuje na niedawną obecność masywnych gwiazd w naszym sąsiedztwie.

Na podstawie tych obserwacji podjęto się stworzenia symulacji galaktyki podobnej do Drogi Mlecznej. Autorzy stworzyli symulacji 3D, w której uwzględniono regiony gwiazdotwórcze wraz z halo galaktycznym i ramionami spiralnymi. Parametry do symulacji dobrano w taki sposób, aby dobrze odpowiadały masie, morfologii i szybkości powstawania gwiazd w naszej galaktyce.

Jak wynika z symulacji stosunkowo szybko po rozpoczęciu formowania się gwiazd można zaobserwować obecność izotopu 26Al zarówno w wietrze gwiazdowym jak i w gazie międzygwiezdnym. Gorący gaz międzygwiezdny i wiatr gwiazdowy opuszczają galaktykę i wzbogacają przestrzeń międzygalaktyczną.

Zaobserwowano także występowanie 26Al w zimnych obłokach gazu. Takie mgławice są niestabilne i mogą się zapadać, tworząc nowe gwiazdy. Tego typu procesy zachodzą stosunkowo szybko. Stąd nowo powstające gwiazdy charakteryzują się wyższą początkową zawartością 26Al i innych metali od swoich poprzedniczek.

Stworzenie symulacji pozwoliło wytłumaczyć obecność glinu-26 w obszarze międzygalaktycznym i zwiększoną metaliczność gwiazd młodego pokolenia. W przyszłości być może symulacje komputerowe pomogą nam w opisywaniu ewolucji gwiazd lub całych galaktyk.

Źródła:

Pumping Aluminum: How Massive Stars Bulk Up Galactic Metal Content, Martin G. H. Krause, Donna Rodgers-Lee, James E. Dale, Roland Diehl and Chiaki Kobayashi: Galactic 26Al traces metal loss through hot chimneys

Autor

Krystyna Syty