Chỉ có sáu trong số chúng: radon, helium, neon, krypton, xenon và các phân tử đầu tiên được phát hiện trong không gian - argon. Vậy một nhóm các nhà thiên văn học sử dụng Đài quan sát không gian ESA Lừa Herschel đã thực hiện khám phá khá bất thường của họ ở đâu? Hãy thử Messier 1 tinh tinh tinh tinh cua cua!
Trong một nghiên cứu do Giáo sư Mike Barlow (Khoa Vật lý & Thiên văn học UCL) dẫn đầu, một nhóm nghiên cứu của UCL đã thực hiện các phép đo các vùng khí và bụi lạnh của tàn dư siêu tân tinh nổi tiếng này trong ánh sáng hồng ngoại khi họ tình cờ phát hiện ra dấu hiệu hóa học của các ion hydro argon. Bằng cách quan sát trong các bước sóng ánh sáng dài hơn mắt người có thể phát hiện, các nhà khoa học đã tin tưởng vào các lý thuyết hiện tại về cách argon xảy ra tự nhiên.
Chúng tôi đang thực hiện một cuộc khảo sát về bụi trong một số tàn dư siêu tân tinh sáng bằng Herschel, một trong số đó là Tinh vân Con cua. Phát hiện ra các ion hydrua argon ở đây thật bất ngờ vì bạn không mong đợi một nguyên tử như argon, một loại khí cao quý, tạo thành các phân tử, và bạn sẽ mong tìm thấy chúng trong môi trường khắc nghiệt của tàn dư siêu tân tinh, Barlow nói.
Khi nói đến một ngôi sao, chúng nóng và đốt cháy quang phổ nhìn thấy được. Các vật thể lạnh như bụi tinh vân được nhìn thấy rõ hơn trong tia hồng ngoại, nhưng chỉ có một vấn đề - bầu khí quyển Trái đất cản trở việc phát hiện sự kết thúc của phổ điện từ. Mặc dù chúng ta có thể nhìn thấy tinh vân trong ánh sáng khả kiến, những gì thể hiện là sản phẩm của khí nóng, kích thích, chứ không phải vùng lạnh và bụi. Những vùng vô hình này là đặc sản của nhạc cụ Herschel sườn SPIRE. Họ lập bản đồ bụi trong vùng hồng ngoại xa với các quan sát quang phổ của chúng. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã hơi kinh ngạc khi họ tìm thấy một số dữ liệu rất bất thường cần có thời gian để hiểu đầy đủ.
Nhìn vào quang phổ hồng ngoại rất hữu ích vì nó cung cấp cho chúng ta chữ ký của các phân tử, đặc biệt là chữ ký quay của chúng, ghi Barlow nói. Ví dụ, nơi bạn có hai nguyên tử liên kết với nhau, chúng xoay quanh tâm khối chung của chúng. Tốc độ mà chúng có thể quay ra ở các tần số rất cụ thể, được lượng tử hóa, mà chúng ta có thể phát hiện dưới dạng ánh sáng hồng ngoại bằng kính viễn vọng của chúng ta.
Theo thông cáo báo chí, các yếu tố có thể tồn tại ở các dạng khác nhau được gọi là đồng vị. Chúng có số nơtron khác nhau trong hạt nhân nguyên tử. Khi nói đến các tính chất, các đồng vị có thể giống nhau, nhưng chúng có khối lượng khác nhau. Do đó, tốc độ quay phụ thuộc vào đồng vị có trong phân tử. Ánh sáng đến từ các vùng nhất định của Tinh vân Con cua cho thấy các cực đại cực mạnh và không giải thích được ở cường độ khoảng 618 gigahertz và 1235 GHz. Bằng cách so sánh dữ liệu về các tính chất đã biết của các phân tử khác nhau, nhóm khoa học đã đưa ra kết luận phát xạ bí ẩn là sản phẩm của các ion phân tử kéo sợi của argon hydride. Những gì nhiều hơn nữa, nó có thể bị cô lập. Đồng vị argon duy nhất có thể quay như thế là argon-36! Nó sẽ xuất hiện năng lượng được giải phóng từ ngôi sao neutron trung tâm trong Tinh vân Con cua đã ion hóa argon, sau đó kết hợp với các phân tử hydro để tạo thành ion phân tử ArH +.
Giáo sư Bruce Swinyard (Phòng Vật lý & Thiên văn học UCL và Phòng thí nghiệm Applher của Rutherford), một thành viên của nhóm, nói thêm: Hồi phát hiện của chúng tôi là bất ngờ theo một cách khác - bởi vì thông thường khi bạn tìm thấy một phân tử mới trong không gian, chữ ký của nó yếu và bạn phải làm việc chăm chỉ để tìm thấy nó. Trong trường hợp này, nó vừa nhảy ra khỏi quang phổ của chúng tôi.
Đây có phải là ví dụ của argon-36 trong tàn dư siêu tân tinh? Bạn đặt cược. Mặc dù phát hiện này là lần đầu tiên của loại hình này, nhưng chắc chắn đây không phải là lần cuối cùng nó được phát hiện. Bây giờ các nhà thiên văn học có thể củng cố lý thuyết của họ về cách thức hình thành argon. Dự đoán hiện tại cho phép argon-36 và không có argon-40 cũng là một phần của cấu trúc siêu tân tinh. Tuy nhiên, ở đây trên Trái đất, argon-40 là một đồng vị chiếm ưu thế, được tạo ra thông qua sự phân rã phóng xạ của kali trong đá.
Nghiên cứu khí cao quý sẽ tiếp tục là trọng tâm của các nhà khoa học tại UCL. Như một sự trùng hợp đáng kinh ngạc, argon, cùng với các loại khí cao quý khác, được phát hiện tại UCL bởi William Ramsay vào cuối thế kỷ 19! Tôi tự hỏi anh ta sẽ nghĩ gì nếu anh ta biết những khám phá đó sẽ đưa chúng ta đi bao xa?
Nguồn gốc Câu chuyện: Thông cáo báo chí của Đại học College London (UCL)
