Kleine Moleküle haben große Auswirkungen in interstellaren Wolken

COLUMBIA, MD., 31. Mai 2022 /PRNewswire/ — Die moderne Astronomie ist darauf angewiesen, den Lebenszyklus molekularer Materialien zu verstehen, und obwohl Astronomen einen Großteil des Prozesses verstehen, fehlen noch viele Teile. Durch die Untersuchung von sechs Hydridmolekülen in 25 Regionen der Milchstraße konnten Daten des Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) hilft, einige der Lücken zu schließen, nämlich wie sich Molekülwolken bilden und entwickeln.

Archia JakobAstronom bei Johns Hopkins Universität beschreibt den Lebenszyklusprozess von molekularem Material „diffuses atomares Gas wird zu dichtem molekularem Gas, das schließlich Sterne und Sternensysteme bildet und sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, und doch gibt es viele Dinge, die wir nicht verstehen.“

Jacob, Hauptautor eines kürzlich erschienenen Artikels in der Astrophysikalische Zeitschrift Gebraucht SOFIA um das interstellare Medium in der Milchstraße zu charakterisieren, 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 durch gemeinsame Elektronenpaare an ein schwereres Atom gebunden sind, hoffen Jacob und seine Mitarbeiter, besser zu verstehen, wie Molekülwolken entstehen und sich entwickeln.

Hydride sind für Astronomen nützlich, weil sie sehr empfindliche Tracer der verschiedenen Phasen des interstellaren Mediums sind und ihre Chemie relativ einfach ist. Zusätzlich liefern Hydridbeobachtungen Messungen der vorhandenen Materialmenge.

Der Multi-Ermittler SOFIA Das Projekt Hydrides in the Galaxy (HyGAL) verwendet eine vielfältige Auswahl an Hydridmolekülen, wodurch verschiedene Prozesse überwacht und andere Beobachtungen ergänzt werden können. Beispielsweise kann sich eines der untersuchten Hydride, Argonium, nur in Regionen bilden, die fast rein atomare Gase sind, sodass der Nachweis von Argonium auf einen geringen molekularen Gehalt in seiner Umgebung hinweist. Andere Hydridmoleküle können auf das Vorhandensein von dichtem Gas, intensiver kosmischer Strahlung, Turbulenzen usw. 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 ein junges stellares Objekt, NGC 7538 IRS1. Obwohl die durchschnittlichen Eigenschaften dieser ersten drei Quellen ähnlich sind, plant das vollständige HyGAL-Projekt die Untersuchung von insgesamt 25 Regionen. Da die verbleibenden 22 Quellen Entfernungen von der inneren Galaxie zur äußeren Galaxie überspannen, erwarten sie sehr unterschiedliche Ergebnisse.

„Die Quellen sind sehr unterschiedlich: Einige von ihnen sind älter, andere haben eine stärkere chemische Anreicherung, einige sind jünger und bilden immer noch Sterne“, sagte Jacob. „All dies wird die Natur der sich bildenden Moleküle beeinflussen, wie zum Beispiel ihre Häufigkeit.“

Wenn wir uns vom galaktischen Zentrum entfernen, ändern sich die Übergänge von atomarem Gas 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 durch eine Wolke. Bei jedem Schritt sehen Sie andere Moleküle, die Änderungen in den Eigenschaften der Wolke widerspiegeln, wenn sie dichter wird“, sagte Jacob. „Durch dieses Projekt erfüllen wir die Eigenschaften dieses Übergangs.“

Derzeit gibt es nur eine Handvoll Lichtquellen, die ein breites Spektrum an Strahlung aussenden, die auf diese Weise untersucht wurden, alle konzentriert in der inneren Galaxie. Das SOFIA Die Daten werden die vorhandenen Daten mehr als verdoppeln und zusätzliche Antworten auf die Struktur, Dynamik und Chemie dieser Wolken und die Herkunft des dichten Materials liefern.

SOFIA ist derzeit die einzige Einrichtung, die auf den für diese Beobachtungen notwendigen Frequenzbereich in der erforderlichen Auflösung zugreifen kann. Das Instrument German REceiver Astronomy at Terahertz Frequencies (GREAT) an Bord SOFIA ermöglicht die gleichzeitige Überwachung von fünf Frequenzen, die jeweils auf fünf der sechs fraglichen Hydride abgestimmt sind, um die Zusammensetzung von Wolkenquellen zu bestimmen. Ergänzt werden diese durch Studien bei Radiowellenlängen mit Observatorien wie dem Karl G. Jansky Very Large Array in der Nähe 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 durchlaufen, was es zu einer echten Studie im galaktischen Maßstab macht“, sagte Jacob.

Um SOFIA

SOFIA ist ein gemeinsames Projekt der NASA und der Deutschen Raumfahrtagentur beim DLR. Das DLR stellt das Teleskop, die planmäßige Flugzeugwartung und weitere Unterstützung für die Mission bereit. NASA Ames Research Center in Kalifornien Silicon Valley läuft SOFIA Programm, Wissenschaft und Missionsbetrieb in Zusammenarbeit mit der Space Research Association of Universities mit Sitz in Kolumbien, Marylandund deutsch SOFIA Institut der Universität Stuttgart. Das Flugzeug wird vom Armstrong Flight Research Center Building 703 der NASA gewartet und betrieben Palmdale, Kalifornien. SOFIA 2014 die volle Einsatzfähigkeit erreicht und die Die Mission wird enden nicht später als 30.09.2022. SOFIA Bis dahin wird der reguläre Betrieb, einschließlich Wissenschaftsflüge und Einsatz, fortgesetzt Neuseeland diesen Sommer.

Über die USRA

Die Universities Space Research Association (USRA) wurde 1969 unter der Schirmherrschaft der National Academy of Sciences auf Ersuchen der Regierung der Vereinigten Staaten gegründet und ist eine gemeinnützige Organisation, die sich der Förderung von Wissenschaft, Technologie und Technik im Zusammenhang mit dem Weltraum verschrieben hat. Die USRA betreibt wissenschaftliche Institute und Einrichtungen und führt andere wichtige Forschungs- und Bildungsprogramme durch. USRA bindet die akademische Gemeinschaft ein und setzt interne wissenschaftliche Führung, innovative Forschung und Entwicklung sowie Projektmanagement-Expertise ein. Weitere Informationen über die USRA finden Sie unter www.usra.edu.

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