Ученые доказали, что в космосе есть другие элементы, кроме гелия

Исследовательская группа из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Китайской академии наук впервые обнаружила радиорекомбинационные линии (РРЛ) ионов тяжелее гелия с помощью 65-метрового радиотелескопа TianMa (TMRT). Эти линии были отнесены к ионам углерода и/или кислорода, пишет Альтернативная наука.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics 28 февраля.

Ионизированный газ является наиболее широко распространенным компонентом межзвездного газа и важной лабораторией для измерения химических элементов.

РРЛ позволяют избежать трудностей, связанных с наблюдениями оптических линий, поскольку они оптически тонкие и имеют хорошо изученные механизмы излучения.

Однако почти все обнаруженные РРЛ-излучатели были нейтральными. Ранее сообщалось только о двух переходах РРЛ (121α и 115α) ионов гелия в планетарных туманностях.

Из-за смешения линий РРЛ атомов тяжелее гелия трудно спектрально разрешить. В отличие от этого, РРЛ ионов обычно не смешиваются с РРЛ нейтральных атомов, что делает первых гораздо более мощным инструментом для измерения.

Ученые сделали открытие во время поиска межзвездных эмиссионных линий в рамках проекта по исследованию спектральных линий TMRT в направлении Ориона KL.

При определении спектральных линий Ка-диапазона (26-35 ГГц) Ориона KL они обнаружили несколько широких особенностей линий, которые не могут быть отнесены ни к молекулярным видам, ни к РРЛ атомов.

"Такие особенности линий имеют слабую интенсивность, но уже достаточно значительны, чтобы их можно было различить благодаря высокой чувствительности спектра. Поскольку ширина их линий похожа на ширину линий РРЛ H/He, мы поняли, что они могут быть РРЛ ионов", - поясняет д-р Лю Сюнчуань из SHAO, первый автор исследования.

Чтобы подтвердить открытие, астрономы провели последующие наблюдения в Ku-диапазоне (12-18 ГГц) с помощью TMRT для поиска сигналов ионных РРЛ на ожидаемых частотах, и обнаружили еще восемь альфа-линий (РРЛ с Δn=1) ионов.

Кроме того, они нашли предельные сигналы альфа-линий в Q-диапазоне и бета-линий (Δn=2) в Ka-диапазоне. Они сравнили спектры, полученные в разные дни, и пришли к выводу, что частоты особенностей линий остаются неизменными с поправкой на движение Земли, то есть РРЛ ионов происходят из космоса.

Всего с помощью TMRT были обнаружены десятки РРЛ межзвездных ионов, причем многие из них не смешиваются ни с переходами молекул, ни с РРЛ атомов.

Линии более чем на 20 километров в секунду голубее, чем ожидаемые частоты РРЛ ионов гелия, и поэтому были классифицированы как ионы тяжелее гелия.

Обилие дважды ионизированных элементов, связанных с этими ионными РРЛ, было точно определено как 8,8 частей на 10 000, что согласуется со значением углерода/кислорода, оцененным по данным оптических/инфракрасных наблюдений.

Ранее РРЛ определялись как радиоспектральные линии, вызванные переходами атомов, которые появляются после рекомбинации одиночно ионизированных электронов.

Но теперь астрономы говорят о десятках несмешанных ионных РРЛ одновременно.

"Новая техника будет очень ценной для изучения обилия углерода и кислорода, важнейших составляющих угарного газа и межзвездных сложных органических молекул, во внутренней Галактике, где оптические наблюдения очень затруднены", - говорит профессор Нил Дж. Эванс II из Техасского университета в Остине.

Перспективы, как всегда, глобальные.

"Продолжающийся обзор спектральных линий в направлении Ориона KL и других галактических объектов достигнет беспрецедентной чувствительности, что приведет к новым открытиям, новыспереходам молекулярных линий и даже новым видам молекул", - уверен Лю Тие, научный сотрудник SHAO и соавтор исследования.