Der er kun seks af dem: radon, helium, neon, krypton, xenon og de første molekyler, der opdages i rummet - argon. Så hvor gjorde et team af astronomer, der brugte ESAs Herschel Space Observatory, deres temmelig usædvanlige opdagelse? Prøv Messier 1 ... "Krabbe" -tågen!
I en undersøgelse ledet af professor Mike Barlow (UCL Department of Physics & Astronomy) tog et UCL-forskerteam målinger af kold gas- og støvregioner i denne berømte supernova-rest i infrarødt lys, da de snublede over den kemiske signatur af argon-brintioner. Ved at observere i længere bølgelængder af lys, end det kan påvises af det menneskelige øje, gav forskerne tro på de nuværende teorier om, hvordan argon forekommer naturligt.
”Vi foretog en undersøgelse af støvet i flere lyse supernovarester ved hjælp af Herschel, hvoraf den ene var Crab Nebula. At opdage argonhydridioner her var uventet, fordi du ikke forventer, at et atom som argon, en ædel gas, danner molekyler, og du ville ikke forvente at finde dem i det barske miljø i en supernova-rest, ”sagde Barlow.
Når det kommer til en stjerne, er de varme og antænder det synlige spektrum. Kolde genstande som nebular støv ses bedre i infrarød, men der er kun et problem - Jordens atmosfære forstyrrer detekteringen af den ende af det elektromagnetiske spektrum. Selvom vi kan se tåger i synligt lys, er det, der viser, produktet af varme, ophidsede gasser, ikke de kolde og støvede områder. Disse usynlige regioner er specialiteten i Herschels SPIRE-instrumenter. De kortlægger støvet langt infrarødt med deres spektroskopiske observationer. I dette tilfælde var forskerne forbløffet, da de fandt nogle meget usædvanlige data, som krævede tid for at forstå dem fuldt ud.
”At se på infrarøde spektre er nyttigt, da det giver os underskrifter af molekyler, især deres rotationssignaturer,” sagde Barlow. ”Hvor du for eksempel har to atomer, der er sammenføjet, roterer de omkring deres fælles massecenter. Den hastighed, hvormed de kan dreje, kommer ud ved meget specifikke, kvantiserede frekvenser, som vi kan registrere i form af infrarødt lys med vores teleskop. ”
Ifølge nyhedsmeddelelsen kan elementer eksistere i forskellige former kendt som isotoper. Disse har forskellige antal neutroner i atomkernerne. Når det kommer til egenskaber, kan isotoper være noget ens til hinanden, men de har forskellige masser. På grund af dette afhænger rotationshastigheden af, hvilke isotoper der er til stede i et molekyle. ”Lyset fra visse regioner i Crab Nebula viste ekstremt stærke og uforklarlige toppe i intensitet omkring 618 gigahertz og 1235 GHz.” Ved at sammenligne data om kendte egenskaber ved forskellige molekyler kom videnskabsteamet til den konklusion, at mysteriumemissionen var produktet af spinding af molekylioner af argonhydrid. Derudover kunne det isoleres. Den eneste argonisotop, der kunne spin som den, var argon-36! Det ser ud til, at energien frigivet fra den centrale neutronstjerne i Crab Nebula ioniserede argonet, som derefter kombineredes med brintmolekyler til dannelse af molekylæronen ArH +.
Professor Bruce Swinyard (UCL Department of Physics & Astronomy og Rutherford Appleton Laboratory), et medlem af teamet, tilføjede: ”Vores opdagelse var uventet på en anden måde - fordi normalt når man finder et nyt molekyle i rummet, er dens signatur svag, og du er nødt til at arbejde hårdt for at finde det. I dette tilfælde sprang det bare ud af vores spektre. ”
Er dette eksempel på argon-36 i en supernova-rest naturligt? Det kan du tro. Selv om opdagelsen var den første af sin art, er det uden tvivl ikke sidste gang, den opdages. Nu kan astronomer styrke deres teorier om, hvordan argon dannes. Aktuelle forudsigelser gør det muligt for argon-36 og ingen argon-40 også at være en del af supernova-strukturen. Her på Jorden er argon-40 imidlertid en dominerende isotop, en der skabes gennem det radioaktive forfald af kalium i klipper.
Ædelgasforskning vil fortsat være et fokus for forskere ved UCL. Som en forbløffende tilfældighed blev argon sammen med andre ædelgasser opdaget på UCL af William Ramsay i slutningen af 1800-tallet! Jeg spekulerer på, hvad han ville have troet, hvis han havde vidst, hvor meget disse opdagelser ville tage os?
Original historiekilde: University College London (UCL) Pressemeddelelse
