Vysoce létající dalekohled SOFIA vrhá světlo na to, odkud pocházejí některé ze základních stavebních kamenů života. Nedávná studie zveřejněná dne Astrofyzikální deník: Dopisy vedené astronomy z University of Hawaii, včetně spolupracovníků z University of California v Kalifornii, Davis, Johns-Hopkins University, Muzeum přírodních věd v Severní Karolíně, Appalachian State University a několik mezinárodních partnerů (včetně financování z NASA), se dívali na přetrvávající záhada ve formování planety: chemická cesta prvku síra a jeho důsledky a role ve formování planet a života.
Číslo 16 v periodické tabulce, síra je desátý nejčastější prvek ve vesmíru. Síra není jen stopovacím prvkem podílejícím se na tvorbě prachových zrn kolem mladých hvězd, které vedou k planetám, je také podezření, že je nezbytným stavebním kamenem pro život. Když se podíváme na distribuci síry ve vesmíru, můžeme nám také nahlédnout do příběhu o tom, jak primitivní život začal tady na Zemi.
Ve studii vědci zkoumali, co se nazývá mladé hvězdné objekty (YSO). Jsou to mladé hvězdy ve fázi, než začnou fúzovat vodík, a jsou zabudovány do molekulárního mraku bohatého na prach a plyn. Specifickým objektem, na který se tato studie zaměřila, byl MonR2 IRS3, kolapsující protostar v oblasti hvězdotvorby Monoceros R2. V souhvězdí Monoceros je jednorožec (někdy také známý jako Narwhal) MonR2 IRS3 jedním z mnoha YSO v této oblasti, úložiště protoplanetárního prachu a plynu obklopující zborcující se jádro.
Po fázi YSO se plyn stal buď součástí hvězdy, jejího planetárního systému, nebo je odfouknut. Hvězda pak začne fúzovat vodík do helia, stejně jako těžší prvky viděné v mohutnějších hvězdách. Mladé hvězdné objekty, jako je MonR2 IRS3, jsou tak dokonalými laboratořemi pro zkoumání záhadné chemie, která se podílí na tvorbě planet a molekul potřebných pro život.
Pro tuto studii tým použil SOFIA - Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy - konvertované letadlo Boeing 747SP s infračerveným dalekohledem 2,5 metru namontovaným za posuvnými dveřmi a zaměřené kolmo na osu letadla. Vysoce létající SOFIA je ideální pro takovou studii, protože se může dostat daleko nad objem zemské atmosférické vodní páry, která brání infračervené astronomii.
Tým použil spektrograf Echelon-Cross-Echelle s vysokým rozlišením („EXES“) namontovaný na teleskopu SOFIA. Mon2 IRS3 byl dříve pozorován pro studii oxidu uhelnatého (CO) s použitím přístroje NIRSPEC na velkém pozemním dalekohledu Keck II a tato pozorování pomohla informovat vyšetřování oxidu siřičitého SOFIA (SO2), molekula, která je považována za úložiště pro síru v protoplanetárních systémech. Sirius, nejjasnější hvězda na obloze, byl také pozorován pro kalibraci dat. Pozorování EXES umožnila pozorovatelům měřit šířku spektrální čáry SO2 v oblasti vytvářející hvězdy poprvé, stejně jako získat nahlédnutí do množství této molekuly jako rezervoáru síry. Například úzké linie z teplého SO2 plyn navrhuje sublimaci ledu prostřednictvím tepla z formovacího jádra, zatímco široké linie naznačují šoky, které odplavují síru malých zrn. Tato studie zjistila nižší limit pro SO2 hojnost, a určil, že ledy sublimované z horkého jádra MonR2 IRS3 by mohly být zdrojem SO2 plyn.
Po síře
Pozorování procesu síry v YSO je zajímavé. Poprvé tým sledoval vznik SO2 (oxid siřičitý) v horkém jádru, což ukazuje, že tento způsob tvorby je přinejmenším stejně účinný jako při otřesech. Dále, tento proces může být důležitý v YSO s nižší hmotností (tj. Více podobný naší sluneční soustavě, když se tvořil před 4,57 miliardami let), což budoucí pozorování mohou pomoci potvrdit.
Budoucí práce může také pomoci stanovit relativní význam jiných primitivních zásobníků síry. Při pohledu na sirovodík v YSO - o kterém se předpokládá, že je hlavním přispěvatelem síry v primitivní sluneční soustavě - ukazuje, že jednoduché radiační zahřívání a mírné otřesy jsou přinejmenším stejně účinné při tvorbě a distribuci síry, jak se dříve myslelo na rozprašování, silné rázy . To také ukazuje silné propojení mezi zásobníky síry, které se vyskytují v naší vlastní sluneční soustavě v kometě 67 / P Churyumov-Gerasimenko, která byla prozkoumána misí Evropské vesmírné agentury v Rosettě od roku 2014 do roku 2016.
"Tato pozorování přijatá s dalekohledem SOFIA jsou klíčem k odblokování některých tajemství protoplanetárních molekulárních rezervoárů," řekl Dr. Rachel Smith (Severní Karolínské muzeum přírodních věd / Appalachian State University) Space Magazine. "Prostřednictvím takových propojení mezi různými datovými soubory pro jeden objekt můžeme nakonec vytvořit komplexní obraz o vývoji planet a molekul potřebných pro život."
Co bude dál pro nová pozorování? Abychom potvrdili hypotézu pro SO2 nádrž, jsou nutná následná pozorování ledů obsahujících síru z nadcházejících misí, jako je James Webb Space Telescope, který byl spuštěn v roce 2021, a možná znovu pomocí on-off, off WFIRST mise (Wide Field Infrared Space Telescope), která byla vynulována v návrhu rozpočtu NASA FY 2020.
Se spuštěním nových dalekohledů a vylepšeními těch stávajících vstoupí wemay do nadcházejícího „zlatého věku infračervené astronomie“ v nadcházejícím desetiletí, což umožní astronomům vystopovat prvky zpět k jejich primordialoriginům.
