В суровых условиях Антарктики международная команда астрономов, возглавляемая китайскими учеными, осуществила знаковый прорыв в изучении химии межзвездной среды (англ. Interstellar Medium, традиционное международное сокращение ISM). Используя субмиллиметровый телескоп Antarctic Terahertz Explorer с апертурой 60 см (ATE60), ученым удалось впервые получить полное представление о цикле углерода в областях активного звездообразования.
Излучение в субмиллиметровом диапазоне (на терагерцовых частотах) крайне трудно наблюдать с Земли из-за водяного пара в атмосфере, эффективно поглощающего эти волны. Этот эффект существенно ограничивает изучение трех основных форм углерода — ионизированной (C⁺), атомной (C⁰) и молекулярной (CO), которые играют ключевую роль в процессах рождения звезд и формирования планет. Сухой высокогорный воздух антарктического плато позволил получить редкие и ценные данные, практически недоступные в других местах на планете, включая высокогорные обсерватории в Чили.
Впрочем, в комплексах ALMA и VLT также есть телескопы, работающие в субмиллиметровом диапазоне. Они позволяют «видеть» холодную пыль и газ в космосе, что недоступно в видимом свете, и тем самым открывать ранее скрытые процессы звездообразования.
Телескоп ATE60 находится на так называемом куполе А (или куполе Аргуса, англ. Argus Dome) — самой высокой абсолютной точке антарктического ледяного щита. Она находится на высоте 4087 метра над уровнем моря между ледником Ламберта (до него около 750 км) и географическим Южным полюсом в австралийской зоне ответственности.
Новые данные о трех фазах углерода
Исследователи сосредоточили внимание на двух массивных областях звездообразования, известных как RCW 79 и RCW 120. Комбинируя новые наблюдения ATE60 с архивными данными по C0 и CO, им удалось всесторонне охарактеризовать все три фазы углерода в ISM и получить более полное понимание их распределения и взаимосвязей в среде, окружающей молодые звезды.
В холодных регионах с высокой экстинкцией (ослаблением пучка света) наблюдались повышенные соотношения атомного углерода к молекулярному (C⁰/CO ≈ 0,3), что выше обычных значений в Млечном Пути (< 0,2). Ученые пришли к выводу, что интенсивное ультрафиолетовое излучение ближайших массивных звезд эффективно разлагает молекулы моноксида углерода на атомы углерода и кислорода, способствуя повышению уровня C⁰. Симуляции областей фотонной диссоциации показали, что структура облаков должна быть неравномерной, комковатой, чтобы UV-фотоны могли проникать в них достаточно глубоко и вызывать разложение моноксида углерода.
Перспективы антарктической астрономии
Этот проект стал первым успешным исследованием такого рода на плато Дом А и подтвердил научный потенциал антарктических субмиллиметровых наблюдений. По словам авторов исследования, уникальные условия Антарктиды дают шанс получить данные, которые невозможно добыть ни с одной другой наземной базы. Результаты исследования расширяют наши знания о роли углерода в формировании звезд, планет и условий, пригодных для жизни во Вселенной.
О том, что такое «зона Златовласки» и почему ученые хотят пересмотреть ее критерии, узнайте в материале Hi-Tech Mail.