Kính viễn vọng SOFIA bay cao đang làm sáng tỏ nơi mà một số khối xây dựng cơ bản cho sự sống có thể bắt nguồn từ đó. Một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn: Thư dẫn đầu bởi các nhà thiên văn học từ Đại học Hawaii, bao gồm các cộng tác viên của Đại học California Davis, Đại học Johns-Hopkins, Bảo tàng Khoa học Tự nhiên Bắc Carolina, Đại học Bang Appalachian và một số đối tác quốc tế (bao gồm cả tài trợ từ NASA), đã xem xét một vấn đề còn sót lại bí ẩn trong sự hình thành hành tinh: con đường hóa học của nguyên tố lưu huỳnh, và ý nghĩa và vai trò của nó trong việc hình thành các hành tinh và sự sống.
Số 16 trên bảng tuần hoàn, lưu huỳnh là nguyên tố phổ biến thứ mười trong vũ trụ. Lưu huỳnh không chỉ là một nguyên tố đánh dấu liên quan đến sự biến đổi của các hạt bụi xung quanh các ngôi sao trẻ dẫn đến các hành tinh, nó còn bị nghi ngờ là một khối xây dựng cần thiết cho sự sống. Nhìn vào sự phân phối lưu huỳnh trong Vũ trụ cũng có thể cho chúng ta hiểu về câu chuyện về cuộc sống nguyên thủy bắt đầu từ đây trên Trái đất.
Đối với nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã xem xét những gì được gọi là vật thể sao trẻ (YSO). Đây là những ngôi sao trẻ ở giai đoạn trước khi chúng bắt đầu nung chảy hydro và được nhúng vào một đám mây phân tử giàu bụi và khí. Đối tượng cụ thể được nhắm mục tiêu trong nghiên cứu là MonR2 IRS3, một nguyên mẫu bị sụp đổ trong khu vực hình thành sao Monoceros R2. Nằm trong chòm sao Monoceros the Unicorn, (đôi khi còn được gọi là Narwhal) MonR2 IRS3 là một trong nhiều YSO trong khu vực, một kho chứa bụi và khí bảo vệ xung quanh lõi sụp đổ.
Sau giai đoạn YSO, khí hoặc trở thành một phần của ngôi sao, hệ hành tinh của nó hoặc bị thổi bay. Ngôi sao sau đó bắt đầu hợp nhất hydro thành helium, cũng như các nguyên tố nặng hơn được thấy trong các ngôi sao lớn hơn. Do đó, các vật thể sao trẻ như MonR2 IRS3 là phòng thí nghiệm hoàn hảo để nghiên cứu hóa học bí ẩn liên quan đến sự hình thành các hành tinh và phân tử cần thiết cho sự sống.
Để nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã sử dụng SOFIA - Đài quan sát địa tầng vũ trụ của NASA, một máy bay Boeing 747SP được chuyển đổi với kính viễn vọng hồng ngoại 2,5 mét gắn phía sau cửa trượt và nhắm vuông góc với trục của máy bay. SOFIA bay cao là lý tưởng cho một nghiên cứu như vậy, vì nó có thể vượt xa phần lớn hơi nước trong khí quyển Trái đất, gây cản trở cho thiên văn học hồng ngoại.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Máy quang phổ Echelon-Cross-Echelle có độ phân giải cao được gắn trên kính viễn vọng SOFIA. Mon2 IRS3 đã được quan sát trước đây cho một nghiên cứu về carbon monoxide (CO) sử dụng thiết bị NIRSPEC trên kính viễn vọng Keck II lớn, trên mặt đất và những quan sát này đã giúp thông báo điều tra SOFIA về sulfur dioxide (SO2), một phân tử được cho là kho lưu trữ lưu huỳnh trong các hệ thống tiền điện tử. Sirius, ngôi sao sáng nhất trên bầu trời, cũng được quan sát để hiệu chỉnh dữ liệu. Các quan sát EXES cho phép các nhà quan sát đánh giá độ rộng vạch phổ của SO2 trong khu vực hình thành sao lần đầu tiên, cũng như hiểu rõ hơn về sự phong phú của phân tử này như một bể chứa lưu huỳnh. Ví dụ: đường hẹp từ SO ấm2 khí cho thấy sự thăng hoa của băng thông qua nhiệt từ lõi hình thành, trong khi các đường rộng là dấu hiệu cho thấy các cú sốc làm nổ lưu huỳnh ra khỏi các hạt nhỏ. Nghiên cứu này tìm thấy giới hạn thấp hơn cho SO2 sự phong phú và xác định rằng các lực thăng hoa từ lõi nóng MonR2 IRS3 có thể là nguồn gốc của SO2 khí ga.
Theo sau lưu huỳnh
Các quan sát về quá trình lưu huỳnh trong YSO rất hấp dẫn. Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu quan sát sự hình thành của SO2 (sulfur dioxide) trong lõi nóng, cho thấy chế độ hình thành này ít nhất là hiệu quả như trong các cú sốc. Hơn nữa, quá trình này có thể quan trọng ở khối lượng thấp hơn (tức là gần giống với hệ mặt trời của chúng ta khi nó hình thành ~ 4,57 tỷ năm trước) YSO, những quan sát trong tương lai có thể giúp xác nhận.
Công việc trong tương lai cũng có thể giúp thiết lập tầm quan trọng tương đối của các hồ chứa lưu huỳnh nguyên thủy khác. Nhìn vào hydro sunfua trong YSO - được cho là chất đóng góp lưu huỳnh chính trong hệ mặt trời nguyên thủy - cho thấy rằng hệ thống sưởi bức xạ đơn giản và các cú sốc nhẹ ít nhất là hiệu quả trong việc hình thành và phân phối lưu huỳnh, như đã nghĩ trước đây từ sự phun ra, các cú sốc mạnh . Điều này cũng cho thấy mối liên kết mạnh mẽ giữa các hồ chứa lưu huỳnh được nhìn thấy trong hệ mặt trời của chúng ta ở Comet 67 / P Churyumov-Gerasimenko, được khám phá bởi sứ mệnh của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Châu Âu từ năm 2014 đến 2016.
Tiến sĩ Rachel Smith (Bảo tàng Khoa học tự nhiên / Đại học bang Appalachian) nói với những quan sát được thực hiện với kính viễn vọng SOFIA là chìa khóa để giải phóng một số bí mật của các hồ chứa phân tử tiền điện tử. Tạp chí vũ trụ. Thông qua các kết nối như vậy giữa các bộ dữ liệu khác nhau cho một đối tượng, cuối cùng chúng ta có thể xây dựng một bức tranh toàn diện về sự tiến hóa của các hành tinh và các phân tử cần thiết cho sự sống.
Điều gì tiếp theo cho những quan sát mới? Để giúp xác nhận giả thuyết cho SO2 Cần có các quan sát, theo dõi các ion có chứa lưu huỳnh trong các nhiệm vụ sắp tới như Kính viễn vọng Không gian James Webb ra mắt vào năm 2021 và có thể sử dụng lại, một lần nữa thực hiện nhiệm vụ WFIRST (Kính viễn vọng Không gian Hồng ngoại Rộng). trong đề xuất ngân sách năm 2020 của NASA.
Với việc ra mắt các kính thiên văn mới và cải tiến cho các kính thiên văn hiện có, sẽ bước vào thời kỳ hoàng kim của thiên văn học hồng ngoại trong thời kỳ sắp tới, cho phép các nhà thiên văn học theo dõi các nguyên tố trở lại nguyên thủy của chúng.
