Je jich jen šest: radon, helium, neon, krypton, xenon a první molekuly objevené ve vesmíru – argon. Všechny jsou to monoatomické plyny bez zápachu, barvy a s velmi nízkou chemickou reaktivitou. Kde tedy tým astronomů využívajících Herschelovu vesmírnou observatoř ESA učinil svůj poněkud neobvyklý objev? Vyzkoušejte Messier 1… „Krabí“ mlhovina!
Ve studii vedené profesorem Mikem Barlowem (UCL Department of Physics & Astronomy) výzkumný tým UCL prováděl měření studených plynových a prachových oblastí této slavné supernovy v infračerveném světle, když narazil na chemický podpis argonových vodíkových iontů. Pozorováním na delších vlnových délkách světla, než jaké může lidské oko detekovat, dali vědci důvěryhodnost současným teoriím o tom, jak se argon přirozeně vyskytuje.
'Prováděli jsme průzkum prachu v několika zbytcích jasných supernov pomocí Herschela, jedním z nich byla Krabí mlhovina.' Objevení argonhydridových iontů zde bylo neočekávané, protože neočekáváte, že atom jako argon, vzácný plyn, vytvoří molekuly, a neočekávali byste, že je najdete v drsném prostředí zbytku supernovy,“ řekl Barlow.
Pokud jde o hvězdu, jsou horké a zapalují viditelné spektrum. Studené objekty, jako je mlhovinový prach, jsou lépe vidět v infračerveném světle, ale je tu jen jeden problém – zemská atmosféra narušuje detekci tohoto konce elektromagnetického spektra. I když můžeme vidět mlhoviny ve viditelném světle, to, co ukazuje, je produktem horkých vzrušených plynů, nikoli chladných a prašných oblastí. Tyto neviditelné oblasti jsou specialitou Herschelových nástrojů SPIRE. Pomocí spektroskopických pozorování mapují prach ve vzdálené infračervené oblasti. V tomto případě byli výzkumníci poněkud ohromeni, když našli některá velmi neobvyklá data, jejichž úplné pochopení vyžadovalo čas.
'Prohlížení infračervených spekter je užitečné, protože nám poskytuje podpisy molekul, zejména jejich rotační podpisy,' řekl Barlow. „Tam, kde máte například dva atomy spojené dohromady, rotují kolem společného těžiště. Rychlost, kterou se mohou otáčet, vychází na velmi specifických, kvantovaných frekvencích, které můžeme detekovat ve formě infračerveného světla pomocí našeho dalekohledu.
Podle tiskové zprávy mohou prvky existovat v různých formách známých jako izotopy. Ty mají různý počet neutronů v atomových jádrech. Pokud jde o vlastnosti, izotopy mohou být navzájem podobné, ale mají různé hmotnosti. Z tohoto důvodu je rychlost otáčení závislá na tom, které izotopy jsou přítomny v molekule. 'Světlo přicházející z určitých oblastí Krabí mlhoviny vykazovalo extrémně silné a nevysvětlitelné vrcholy intenzity kolem 618 gigahertzů a 1235 GHz.' Porovnáním dat známých vlastností různých molekul vědecký tým dospěl k závěru, že záhadná emise byla produktem rotujících molekulárních iontů hydridu argonu. A co víc, mohl být izolován. Jediný izotop argonu, který se mohl takto točit, byl argon-36! Zdálo by se, že energie uvolněná z centrální neutronové hvězdy v Krabí mlhovině ionizovala argon, který se pak spojil s molekulami vodíku za vzniku molekulárního iontu ArH+.
Profesor Bruce Swinyard (UCL Department of Physics & Astronomy and Rutherford Appleton Laboratory), člen týmu, dodal: „Náš objev byl neočekávaný z jiného hlediska – protože normálně, když najdete ve vesmíru novou molekulu, její podpis je slabý a vy musíte tvrdě pracovat, abyste to našli. V tomto případě to prostě vyskočilo z našeho spektra.'
Je tento případ argonu-36 ve zbytku supernovy přirozený? To se vsaď. I když byl objev první svého druhu, není to bezpochyby naposledy, kdy bude odhalen. Nyní mohou astronomové upevnit své teorie o tom, jak vzniká argon. Současné předpovědi umožňují, aby součástí struktury supernovy byl i argon-36 a žádný argon-40. Zde na Zemi je však dominantním izotopem argon-40, který vzniká radioaktivním rozpadem draslíku v horninách.
Výzkum vzácných plynů bude i nadále středem zájmu vědců z UCL. Jako úžasná náhoda byl argon spolu s dalšími vzácnými plyny objeven na UCL Williamem Ramsayem na konci 19. století! Zajímalo by mě, co by si pomyslel, kdyby věděl, jak daleko nás tyto objevy zavedou?
Původní zdroj příběhu: Tisková zpráva University College London (UCL).