Kleine Partikel haben große Auswirkungen in interstellaren Wolken

Kolumbien, MarylandUnd die 31. Mai 2022 /PRNewswire/ — Die moderne Astronomie hängt davon ab, den Lebenszyklus molekularer Materialien zu verstehen, und obwohl Astronomen einen Großteil dieses Prozesses verstehen, fehlen viele Teile. Durch die Untersuchung von sechs Hydridteilchen in 25 Regionen der Milchstraße konnten Daten des Stratosphere Observatory for Infrared Astronomy (Sophia) hilft, einige der Lücken zu füllen, wodurch sich Molekülwolken bilden und entwickeln.

Archia Jakobein Astronom in Johns Hopkins Universität Der Lebenszyklusprozess molekularer Substanzen erklärt: „Das diffuse atomare Gas wird zu dichtem molekularem Gas, das schließlich Sterne und Sternsysteme bildet und sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, aber es gibt vieles, was wir nicht verstehen.“

Jacob, Hauptautor einer kürzlich erschienenen Forschungsarbeit in Astrophysikalische Zeitschrift Gebraucht Sophia bei der Charakterisierung des interstellaren Mediums in der Milchstraße, um einige dieser fehlenden Teile zu füllen. Durch die Untersuchung von sechs Hydriden, bei denen es sich um Moleküle oder Molekülionen handelt, in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome über gemeinsame Elektronenpaare an ein schwereres Atom gebunden sind, hoffen Jacob und ihre Mitarbeiter, besser zu verstehen, wie sich Molekülwolken bilden und entwickeln.

Hydride sind für Astronomen nützlich, weil sie sehr empfindliche Tracer für verschiedene Phasen des interstellaren Mediums sind und ihre chemische Zusammensetzung relativ einfach ist. Darüber hinaus liefern Hydridbeobachtungen Messungen der Menge der vorhandenen Substanz.

Multi-Ermittler Sophia Das Projekt Hydrides in the Galaxy (HyGAL) verwendet eine Vielzahl von Hydridmolekülen, wodurch verschiedene Prozesse überwacht und gleichzeitig andere Beobachtungen durchgeführt werden können. Beispielsweise kann sich eines der untersuchten Hydride, Argonium, nur in Regionen bilden, die fast reines Atomgas sind, sodass die Entdeckung von Argonium auf einen niedrigen molekularen Gehalt in der Umgebung um es herum hinweist. Andere Hydridpartikel können auf das Vorhandensein von dichtem Gas, intensiver kosmischer Strahlung, Turbulenzen und mehr hinweisen.

„Hydride sind klein, aber wir können viele von ihnen verstehen. Kleine Moleküle, große Wirkung“, sagte Jacob.

In der ersten Phase des Projekts verglich die Gruppe die Hydridhäufigkeit in drei Regionen der Milchstraße: zwei Sternentstehungsregionen, W3(OH) und W3 IRS5, und einen jungen Sternkörper, NGC 7538 IRS1. Obwohl die durchschnittlichen Eigenschaften dieser ersten drei Quellen ähnlich sind, plant das vollständige HyGAL-Projekt, insgesamt 25 Regionen zu untersuchen. Da die verbleibenden 22 Quellen Entfernungen von der inneren Galaxie zur äußeren Galaxie abdecken, erwarten sie sehr unterschiedliche Ergebnisse.

„Die Quellen sind sehr unterschiedlich: Einige sind älter, andere haben eine stärkere chemische Anreicherung und einige sind jünger und bilden immer noch Sterne“, sagte Jacob. „All dies wirkt sich auf die Art der gebildeten Moleküle aus, beispielsweise auf ihre Häufigkeit.“

Wenn man sich vom galaktischen Zentrum wegbewegt, variieren die Übergänge von atomarem zu molekularem Gas und die Ionisationsraten der kosmischen Strahlung stark, was zu Unterschieden in den Verhältnissen der vorhandenen Moleküle und anderen Eigenschaften führt. Dies wird Astronomen helfen, die Vielfalt der Umgebungen innerhalb der Milchstraße zu verstehen.

„Stellen Sie sich vor, Sie bewegen sich in eine Wolke. In jeder Phase sehen Sie verschiedene Partikel, die Änderungen in den Eigenschaften der Wolke widerspiegeln, wenn sie dichter wird“, sagte Jacob. „Mit diesem Projekt füllen wir die Merkmale dieser Transformation aus.“

Derzeit gibt es nur wenige helle Quellen, die ein breites Spektrum an Strahlung aussenden, die auf diese Weise untersucht wurden, und sie alle konzentrieren sich auf die innere Galaxie. Das Sophia Die Daten werden vorhandene Daten multiplizieren und zusätzliche Antworten über die Struktur, Dynamik und Chemie dieser Wolken und die Herkunft der dichten Materie liefern.

Sophia Es ist derzeit die einzige Anlage, die den für diese Beobachtungen notwendigen Frequenzbereich mit der erforderlichen Auflösung erreichen kann. Deutsches Empfangsinstrument für Astronomie in Terahertz-Frequenzen (GREAT) an Bord Sophia Es ermöglicht die gleichzeitige Überwachung von fünf Frequenzen, die jeweils auf fünf der sechs beteiligten Hydride abgestimmt sind, um die Zusammensetzung von Wolkenquellen zu bestimmen. Diese Studien bei Radiowellenlängen werden durch Observatorien wie das Karl G. Jansky Very Large Array in der Nähe ergänzt Socorro, New Mexico.

„Die Idee ist, uns nicht nur Informationen über die Quellen selbst zu geben, sondern auch Informationen über die verschiedenen Spiralarme, die sie kreuzen, wodurch diese Studie wirklich zu einer Studie im galaktischen Maßstab wird“, sagte Jacob.

Um Sophia

Sophia Es ist ein gemeinsames Projekt der NASA und der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Das DLR stellt das Teleskop, die planmäßige Flugzeugwartung und weitere Unterstützung für die Mission bereit. Ames Research Center der NASA in Kalifornien verläuft Silicon Valley Sophia Programm, Wissenschaft und Missionen in Zusammenarbeit mit dem Universities Space Research Consortium mit Sitz in Kolumbien, MarylandDeutsch Sophia Institut an der Universität Stuttgart. Das Flugzeug wird vom Armstrong Flight Research Center der NASA, Gebäude 703, gewartet und betrieben Palmdale, Kalifornien. Sophia Volle Einsatzfähigkeit im Jahr 2014 erreicht, Die Arbeit wird erledigt Nicht später als 30.09.2022. Sophia Bis dahin wird es seinen regulären Betrieb fortsetzen, einschließlich wissenschaftlicher Expeditionen und Einsätze in Neuseeland diesen Sommer.

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