В невероятно далекой галактике, находящейся на расстоянии более полумиллиарда световых лет от Земли, астрономы обнаружили молекулярный кислород. Это только третье подобное открытие кислорода за пределами Солнечной системы и первое за пределами Млечного Пути.
Кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной после водорода и гелия. Таким образом, его химический состав и изобилие в межзвездных облаках важны для понимания роли молекулярного газа в галактиках.
Астрономы искали кислород, используя миллиметровую астрономию, которая определяет длины волн, излучаемые молекулами; и спектроскопия, которая анализирует спектр для поиска длин волн, поглощаемых или излучаемых конкретными молекулами.
Но эти поиски показали загадочную нехватку молекул кислорода. Это означает, что «исчерпывающая картина химического состава кислорода в различных межзвездных средах все еще отсутствует», - написали астрономы в новой статье под руководством Цзюньцзи Ванга из Китайской академии наук.
Молекулярный кислород был обнаружен в одном месте - туманности Ориона; Согласно гипотезе, в космосе кислород связан с водородом в виде водяного льда, который прилипает к частицам пыли.
Но туманность Ориона - это «звездный питомник», и не исключено, что интенсивное излучение очень горячих молодых звезд сотрясет водяной лед до сублимации и разделит молекулы, высвободив кислород.
Затем ученые разработали галактику под названием Маркарян 231. Маркарян 231 - особая галактика. Она находится на расстоянии 561 миллиона световых лет и получает энергию от квазара. Это чрезвычайно яркое ядро галактики, излучающее активную сверхмассивную черную дыру в центре. Квазары - самые яркие объекты во Вселенной, а Маркарян 231 содержит ближайший к Земле квазар.
Астрономы полагают, что в центре Маркаряна 231 могут быть две активные сверхмассивные черные дыры, которые вращаются друг вокруг друга с головокружительной скоростью.
Активное ядро галактики управляет молекулярными токами, производя непрерывные толчки, которые могут выделять кислород из воды в молекулярных облаках. Молекулярные потоки в Маркаряне 231 особенно быстры, поэтому Ван и его коллеги решили поискать в них кислород.
Используя 30-метровый радиотелескоп IRAM в Испании, они наблюдали галактику в течение четырех дней на нескольких длинах волн. В этих данных они нашли спектральный знак кислорода в соответствии с гипотезой ударной волны, высвобождающей кислород из воды.
«Благодаря непрерывным наблюдениям Маркаряна 231 с использованием 30-метрового телескопа IRAM и NOEMA мы впервые обнаружили выбросы молекулярного кислорода во внешней галактике» - пишут исследователи.
«Обнаруженные выбросы O2 расположены в областях примерно в 10 кпк (32 615 световых лет) от центра Маркаряна 231 и могут быть вызваны взаимодействием между активным ядром галактики, управляющим потоком молекул, и молекулярными облаками внешнего диска».
Измерения команды показывают, что содержание кислорода по сравнению с водородом примерно в 100 раз больше, чем в туманности Ориона, поэтому галактика может подвергнуться более интенсивной версии того же процесса разделения молекул.
Поскольку Маркарян 231 - галактика звездообразования, такой процесс возможен. Только в одной области галактики образуются новые звезды со скоростью, превышающей 100 солнечных масс в год. Напротив, Млечный Путь довольно спокойный, скорость звездообразования составляет от 1 до 2 солнечных масс в год.
С другой стороны, эти результаты могут также означать, что необходимо провести больше наблюдений, чтобы подтвердить, что астрономы правильно интерпретируют свои результаты.
По словам исследователей, если результаты верны, это явление можно использовать, чтобы лучше понять как молекулярный кислород в галактиках, так и молекулярный отток из активного ядра галактики.
«Это первое открытие внегалактического молекулярного кислорода представляет собой идеальный инструмент для изучения активных ядер галактик, управляющих молекулярными потоками в динамических временных интервалах в десятки мегатод» - пишут авторы.
«O2 может быть важным хладагентом для молекулярного газа в таких областях, на которые влияют оттоки из активного ядра галактики».
Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.