Beyaz çizgi, TMRT tarafından tespit edilen C ve/veya O iyonlarının RRL’lerini gösterir. Yeşil alanlar, iyon RRL’lerin modellenmiş emisyonlarıdır. Yeşil noktalı çizgiler, tüm RLL’leri ve moleküler çizgileri hesaba katarak modellenmiş emisyonlardır. Arka plan, Shawn Nielsen’e teşekkür ederiz, M42’nin sol alt parlak bölgesinde yer alan Orion KL ile kalp şeklindeki Avcı Bulutsusu’nun (M42) görüntüsüdür. Kredi: SHAO
Şimdiye kadar ilk kez, Çin Bilimler Akademisi’ne bağlı Şangay Astronomik Gözlemevi’nden (SHAO) bir araştırma ekibi, helyumdan daha ağır iyonların radyo rekombinasyon hatlarını (RRL’ler) başarılı bir şekilde tespit etti. TianMa 65-m Radyo Teleskopu (TMRT). Bu çizgilerin karbon ve/veya oksijen iyonlarına ait olduğu belirlendi.
Bulgular yakın zamanda Astronomy and Astrophysics dergisinde yayınlandı.
İyonize gaz, yıldızlararası gazın en yaygın şekilde dağıtılan bileşenidir ve elementlerin bolluğunu belirlemek için değerli bir araç. Radyo rekombinasyon hatları (RRL’ler), RRL’ler genellikle optik olarak ince olduğundan ve iyi anlaşılmış emisyon mekanizmalarına sahip olduğundan, optik hat gözlemlerinin zorluklarını ortadan kaldırabilir.
Ancak, şimdiye kadar tespit edilen RRL yayıcılarının neredeyse tamamı nötr atomlardı. Gezegenimsi bulutsulardaki helyum iyonlarının yalnızca iki RRL geçişi (121α ve 115α) daha önce rapor edilmişti. Hat karıştırma, helyumdan daha ağır atomların RRL’lerini spektral olarak çözmeyi zorlaştırır. Buna karşılık, iyonların RRL’leri genellikle nötr atomların RRL’leri ile karıştırılmaz, bu da ilkini bolluğu ölçmek için çok daha güçlü bir araç yapar.
Araştırmacılar bu yeni keşfi, araştırmalarının bir parçası olarak yıldızlararası emisyon çizgilerini ararken yaptılar. Orion KL’ye doğru devam eden bir TMRT spektral çizgi araştırması. Orion KL’nin Ka-bandı (26-35 GHz) spektral çizgilerini tanımlarken, herhangi bir moleküler türe veya atomların RRL’lerine atanamayan birkaç geniş çizgi özelliği buldular.
“Bu çizgi özellikleri zayıf yoğunluklara sahiptir, ancak spektrumun yüksek duyarlılığı nedeniyle zaten ayırt edilebilecek kadar önemlidir. Çizgi genişlikleri H/He RRL’lerinkine benzer olduğu için, bu çizgi özelliklerinin iyonların RRL’leri olabileceğini fark ettik,” dedi SHAO’dan ilgili ve çalışmanın ilk yazarı Dr. Liu Xunchuan.
Bunu doğrulamak için gökbilimciler, beklenen frekanslarda iyon RRL sinyallerini aramak için TMRT kullanarak takip eden Ku-bandı (12-18 GHz) gözlemleri gerçekleştirdiler ve iyonların sekiz alfa çizgisi (Δn=1 olan RRL’ler) daha tespit edildi.
Ayrıca, Q bandında alfa çizgilerinin marjinal sinyallerini ve Ka bandında beta çizgilerini (Δn=2) buldular. Farklı günlerde elde edilen spektrumları karşılaştırdılar ve Dünya’nın hareketi için düzeltildiğinde çizgi özelliklerinin frekanslarının değişmeden kaldığını buldular, bu da iyon RRL’lerinin uzaydan geldiğini doğruladı.
Toplamda onlarca RRL yıldızlararası iyonlar TMRT tarafından tespit edildi ve birçoğu molekül geçişleriyle veya atomların RRL’leriyle karışmadı. TMRT tarafından tespit edilen çizgiler, helyum iyonu RRL’lerinin beklenen frekanslarından saniyede 20 kilometreden daha mavidir ve bu nedenle helyumdan daha ağır iyonlara atanmıştır. Bu iyon RRL’leriyle ilişkili çift iyonize elementlerin bolluğu, optik/kızılötesi gözlemlerden tahmin edilen karbon/oksijen değeriyle tutarlı olan, 10.000’de 8,8 parça olarak doğru bir şekilde belirlendi.
Önceden, RRL’ler yaygın olarak kullanılıyordu. tek başına iyonize olmuş iyonların ve elektronların rekombinasyonundan sonra ortaya çıkan, yüksek n seviyesindeki atomların geçişlerinin neden olduğu radyo spektral çizgileri olarak tanımlanır. Ancak şimdi, araştırmacılar eşzamanlı olarak onlarca harmanlanmamış iyon RRL’si tespit ettiler.
“Böyle yeni bir teknik, karbon monoksitin ve yıldızlararası karmaşık organik moleküllerin en önemli bileşenleri olan karbon ve oksijen bolluğunu incelemek için çok değerli olacaktır. , optik gözlemlerin çok zor olduğu iç Galakside,” dedi. Liu, “Orion KL ve diğer Galaktik nesnelere yönelik devam eden TMRT spektral çizgi araştırması, benzeri görülmemiş bir çizgi hassasiyetine ulaşacak ve bu da ağır iyonların RRL’leri, moleküler çizgilerin yeni geçişleri ve hatta yeni molekül türleri gibi daha yeni keşiflere yol açacak” dedi. Tie, SHAO’da araştırmacı ve çalışmanın sorumlu yazarı.
Referans: “Helyumdan ağır iyonların radyo rekombinasyon hatlarının ilk tespiti”, yazan Xunchuan Liu, Tie Liu, Zhiqiang Shen, Paul F. Goldsmith , Neal J. Evans II, Sheng-Li Qin, Qiuyi Luo, Yu Cheng6, Sheng-Yuan Liu, Fengyao Zhu, Ken’ichi Tatematsu, Meizhu Liu, Dongting Yang, Chuanshou Li, Li Chen, Juan Li, Xing Lu, Qilao Gu, Rongbing Zhao, Bin Li, Yajun Wu, Weiye Zhong, Zhang Zhao, Jinqing Wang, Qinghui Liu, Bo Xia, Li Fu, Zhen Yan, Chao Zhang, Lingling Wang, Qian Ye, Hongli Liu, Chao Zhang, Fengwei Xu ve Dipen Sahu, 7 Şubat 2023, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202345904