Высоко летающий телескоп SOFIA проливает свет на то, откуда могли появиться некоторые из основных строительных блоков для жизни. Недавнее исследование, опубликованное на Астрофизический журнал: письма под руководством астрономов из Гавайского университета, в том числе сотрудников Калифорнийского университета в Дэвисе, Университета Джонса-Хопкинса, Музея естественных наук Северной Каролины, Аппалачского государственного университета и нескольких международных партнеров (в том числе из средств НАСА), взглянули на давнюю Тайна в формировании планеты: химический путь элемента серы, его значение и роль в формировании планет и жизни.
Номер 16 в периодической таблице, сера является десятым наиболее распространенным элементом во Вселенной. Сера не только является следящим элементом, участвующим в формировании частиц пыли вокруг молодых звезд, ведущих к планетам, но и подозревается, что она является необходимым строительным материалом для жизни. Рассмотрение распределения серы во Вселенной может также дать нам представление о том, как примитивная жизнь началась здесь, на Земле.
Для исследования исследователи изучили так называемые молодые звездные объекты (YSO). Это молодые звезды на стадии, предшествующей тому, как они начинают плавить водород, и они погружены в молекулярное облако, богатое пылью и газом. Конкретным объектом исследования был MonR2 IRS3, коллапсирующая протозвезда в области звездообразования Monoceros R2. MonR2 IRS3, расположенный в созвездии Monoceros Единорог (иногда также известный как Нарвал), является одним из многих YSO в регионе, хранилищем протопланетной пыли и газа, окружающих коллапсирующее ядро.
После стадии YSO газ либо стал частью звезды, ее планетарной системы, либо сдулся. Затем звезда начинает сливать водород в гелий, а также более тяжелые элементы, которые можно увидеть в более массивных звездах. Таким образом, молодые звездные объекты, такие как MonR2 IRS3, являются идеальными лабораториями для исследования таинственной химии, связанной с образованием планет и молекул, необходимых для жизни.
Для исследования команда использовала SOFIA - стратосферную обсерваторию для инфракрасной астрономии НАСА - переоборудованный самолет Boeing 747SP с 2,5-метровым инфракрасным телескопом, установленный за раздвижной дверью и направленный перпендикулярно оси самолета. Высоко летающая СОФИЯ идеальна для такого исследования, поскольку она может значительно превысить объем водяного пара атмосферы Земли, что препятствует инфракрасной астрономии.
Команда использовала спектрограф Эшелон-Кросс-Эшелл («EXES») высокого разрешения, установленный на телескопе SOFIA. Mon2 IRS3 наблюдался ранее для исследования монооксида углерода (CO) с использованием прибора NIRSPEC на большом наземном телескопе Keck II, и эти наблюдения помогли информировать SOFIA о исследовании диоксида серы (SO).2), молекула, которая считается хранилищем серы в протопланетных системах. Сириус, самая яркая звезда на небе, также наблюдался для калибровки данных. Наблюдения EXES позволили наблюдателям измерить ширину спектральной линии SO2 в области звездообразования в первый раз, а также получить представление о распространенности этой молекулы в качестве резервуара для серы. Например, узкие линии из теплого ТА2 газ предполагает сублимацию льда за счет тепла от формирующего ядра, в то время как широкие линии указывают на удары, распыляющие серу из мелких зерен. Это исследование нашло нижний предел для SO2 и определили, что льды, сублимированные из горячего ядра MonR2 IRS3, могут быть источником SO2 газ.
По следам серы
Наблюдения за процессом серы в YSO интригуют. Впервые команда наблюдала формирование SO2 (диоксид серы) в горячем ядре, что показывает, что этот способ формирования, по крайней мере, так же эффективен, как при ударах. Кроме того, этот процесс может быть важен для малых масс (то есть, более схожих с нашей солнечной системой, когда она формировалась ~ 4,57 миллиарда лет назад) YSO, которые могут помочь подтвердить будущие наблюдения.
Будущая работа может также помочь установить относительную важность других примитивных коллекторов серы. Если посмотреть на сероводород в YSO - который считается основным источником серы в примитивной солнечной системе, - то видно, что простой радиационный нагрев и слабые удары, по крайней мере, так же эффективны в образовании и распределении серы, как считалось ранее из-за сильных ударов распыления. , Это также показывает тесную связь между резервуарами серы, которые можно увидеть в нашей собственной солнечной системе на комете 67 / П Чурюмов-Герасименко, которая была исследована миссией Розетты Европейского космического агентства с 2014 по 2016 год.
«Эти наблюдения, сделанные с помощью телескопа SOFIA, являются ключом к раскрытию некоторых секретов протопланетных молекулярных резервуаров», - сказал доктор Рэйчел Смит (Музей естественных наук Северной Каролины / Аппалачский государственный университет). Космический Журнал. «Посредством таких связей между различными наборами данных для одного объекта мы можем в конечном итоге построить всеобъемлющую картину эволюции планет и молекул, необходимых для жизни».
Что дальше для новых наблюдений? Чтобы помочь подтвердить гипотезу для SO2 пласта, последующие наблюдения за серосодержащими льдами необходимы для предстоящих миссий, таких как запуск космического телескопа Джеймса Уэбба в 2021 году и, возможно, использование снова включенной и выключенной миссии WFIRST (Широкополевой инфракрасный космический телескоп), которая была обнулена в бюджетном предложении NASA FY 2020.
С запуском новых телескопов и улучшением существующих, мы можем вступить в «золотой век инфракрасной астрономии» в наступающем десятилетии, позволяя астрономам отследить элементы до их первородного происхождения.
