Astronomowie wykryli obecność fluoru w galaktyce z wczesnego Wszechświata

Fluor jest tworzony we wnętrzach gwiazd, podobnie jak większość pierwiastków, które nas otaczają. Jednak kwestia tego, jak dokładnie przebiega ten proces, nie jest dobrze poznana. Nie było nawet wiadomo, który rodzaj gwiazd odpowiada za produkcję większości fluoru we Wszechświecie.

Maximilien Franco z University of Hertfordshire w Wielkiej Brytanii i jego współpracownicy dostrzegli fluor w wielkim obłoku gazu w galaktyce NGP–190387. Występuje tam w formie fluorku wodoru. Zbadana galaktyka znajduje się bardzo daleko od nas - w efekcie widzimy ją w stanie, w jakim była, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,4 miliarda lat, co stanowi około 10 proc. obecnego wieku.

Na podstawie analizy zebranych danych badacze z grupy Franco sądzą, że najbardziej prawdopodobnymi miejscami produkcji fluoru są gwiazdy Wolfa-Rayeta. Są to jedne z najmasywniejszych gwiazd w kosmosie, które żyją krótko, jak na gwiazdy, bo zaledwie kilka milionów lat. Jako możliwe źródło produkcji fluoru wskazywano je już wcześniej, ale do tej pory nie wiedziano, jak ważne były dla produkcji tego pierwiastka we wczesnym Wszechświecie.

Fluor jest na co dzień kojarzony m.in. z pastą do zębów (jest w niej zawarty w formie fluorku). „Pokazaliśmy, że gwiazdy Wolfa-Rayeta - należące do najmasywniejszych znanych gwiazd i mogące gwałtownie wybuchać - kiedy osiągną koniec życia, pomagają nam w utrzymaniu higieny dentystycznej!” - żartuje Franco.

Naukowcy jużwcześniej sugerowali inne scenariusze tworzenia fluoru przez gwiazdy i jego rozprzestrzeniania w kosmosie (np. pulsacje olbrzymów). Te jednak, aby się sprawiły, wymagałyby dużo dłuższego czasu (miliardów lat). Nie pozwalają więc wyjaśnić pochodzenia fluoru w takiej ilości, jaka faktycznie występuje w galaktyce NGP–190387.

„W przypadku tej galaktyki wystarczyło zaledwie kilkadziesiąt lub kilkaset milionów lat, aby uzyskać poziomy fluoru porównywalne do wartości znajdowanych w gwiazdach w Drodze Mlecznej, która ma 13,5 miliarda lat. Był to kompletnie nieoczekiwany rezultat” - komentuje Chiaki Kobayashi z University of Hertfordshire.

Opisywane wykrycie fluoru to jedna z pierwszych detekcji tego pierwiastka po za naszą galaktyką i jej sąsiadkami. Co więcej, NGP–190387 to najdalsza galaktyka gwiazdotwórcza (czyli taka, w której wyjątkowo intensywnie tworzą się nowe gwiazdy), w której wykryto fluor.

W odkryciu pomogła trochę sama natura. Galaktykę odkryto dzięki Kosmicznemu Obserwatorium Herschela, a następnie była ona obserwowana przez sieć radioteleskopów ALMA. Jak na swoją odległość od nas galaktyka jest nadzwyczajnie jasna. Okazało się, że przyczynkiem do tego jest tzw. soczewkowanie grawitacyjne – inna masywna galaktyka położona bliżej, tuż obok naszej linii widzenia, która spowodowała wzmocnienie światła odległego obiektu.

W składzie zespołu badawczego, który wykrył fluor, jest polski astronom dr hab. Michał Michałowski z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Publikacja przedstawiająca wyniki badań ukazała się w „Nature Astronomy”.