„James Webb“ kosminis teleskopas (JWST) pirmą kartą užfiksavo itin silpną, vadinamąjį „draudžiamą“ šviesos signalą, kurio iki šiol nebuvo pavykę aptikti nei kosmose, nei laboratorijos sąlygomis.
Signalas siejamas su tri vandenilio katijonu H3+ – molekule, kuri laikoma vienu svarbiausių tarpžvaigždinės chemijos „variklių“, nes padeda vykti reakcijoms, iš kurių formuojasi vis sudėtingesni junginiai.
Kaip rašo „ScienceAlert“, šių specifinių H3+ spinduliuotės linijų egzistavimas teoriškai buvo numatytas dar 1986 metais, tačiau praktiškai jas „pamatyti“ buvo pernelyg sunku: signalas turėjo būti neįtikėtinai silpnas.
Naujas aptikimas svarbus ne vien dėl pačios molekulės – jis gali tapti raktu geriau suprasti milžiniškas smūgines bangas, kurias sukelia besiformuojančios jaunos žvaigždės, ir tai, kas tokiose ekstremaliose sąlygose nutinka tarpžvaigždinei medžiagai.
Kodėl H3+ signalas laikomas „draudžiamu“
H3+ sudaro trys vandenilio branduoliai, kuriuos „laiko“ du elektronai. Ši dalelė yra simetriška: branduoliai išsidėstę lygiakraščiame trikampyje.
Dėl tokios sandaros molekulė neturi pastovaus elektrinio dipolio momento, todėl pagal įprastas taisykles neturėtų skleisti grynojo sukimosi spektro – spinduliuotės, kurią molekulės dažnai skleidžia sukdamasi.
Vis dėlto 1986 metais astrofizikai Fu-Shih Pan ir Takeshi Oka apskaičiavo, kad egzistuoja „landos“ efektas: sukantis molekulei, išcentrinės jėgos gali labai nežymiai iškreipti jos simetriją ir sukurti menkutį dipolį.
Toks spinduliavimas vadinamas „draudžiamu“ ne todėl, kad pažeistų fizikos dėsnius, o todėl, kad įprastomis atrankos taisyklėmis jis laikomas beveik neįmanomu – per silpnu, kad būtų lengvai išmatuojamas.
JWST stebėjo jaunos žvaigždės sukeltą chaosą
Astronomų komanda, vadovaujama Davido Neufeldo iš Johns Hopkinso universiteto, analizavo JWST stebėjimus objekto Herbig-Haro 168 (HH 168), esančio žvaigždžių formavimosi regione Cepheus A.
Herbig-Haro objektai susidaro, kai jaunos žvaigždės galingomis, siaurose srovėse išmetama medžiaga trenkiasi į aplinkinį molekulinį debesį. Tokie susidūrimai sukuria smūgines bangas, kurios įkaitina dujas iki tūkstančių laipsnių ir priverčia jas švytėti.
JWST pranašumas šiuo atveju – jautrumas infraraudonajai spinduliuotei, kuri geriau prasiskverbia pro dulkes. Tai leidžia „pamatyti“ procesus, kurie regimoje šviesoje dažnai lieka paslėpti.
Būtent šiuose dujų, paveiktų smūgio, spektruose tyrėjai aptiko ypač silpnų linijų rinkinį, kurio bangos ilgių vertės sutapo su prognozuotais H3+ „draudžiamais“ sukimosi perėjimais.
Rado ne vieną liniją ir bandė paaiškinti jų ryškumą
Komanda identifikavo 26 atskiras spektrines linijas, kurios buvo aptiktos su didele statistine reikšme. Stipriausios linijos patikimumas siekė 72 sigma – tai praktiškai nepalieka abejonių dėl signalo realumo.
Įdomu ir tai, kur H3+ spinduliuotė pasirodė: ji glaudžiai sekė įprasto molekulinio vandenilio (H2) spinduliuotės pasiskirstymą, o tai rodo, kad abi molekulės reaguoja į tas pačias smūgio sukeltas sąlygas.
Tačiau paaiškinti, kodėl H3+ signalas toks ryškus, pasirodė sudėtingiau. Bandant atkartoti stebėjimus smūginių bangų modeliais, vienas modelis gerai atitiko H2 spinduliuotę, bet H3+ signalą „numušė“ maždaug penkis–šešis kartus.
Kitas modelis H3+ atitiko geriau, bet rėmėsi sąlygomis, kurios viršijo ribas, kurioms modelis buvo patikrintas. Tyrėjai daro išvadą, kad reikia papildomų darbų, tačiau panaši spinduliuotė aptikta ir kituose JWST archyviniuose duomenyse – Herbig-Haro objekte HH 211.
Tyrimas priimtas publikuoti žurnale „The Astrophysical Journal Letters“, o jo išankstinė versija paskelbta „arXiv“.
Leave a Reply