Используя космические аппараты и наземные обсерватории, российские астрономы изучили область фотодиссоциации под названием перемычка Ориона, уделяя особое внимание излучению в средней части инфракрасного (ИК) диапазона, исходящему со стороны этой области космического пространства. Результаты исследования могут помочь астрономам глубже понять эволюцию полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в космосе.
Туманность Орион, находящаяся на расстоянии примерно в 1300 световых лет от Земли, представляет собой ближайшую к нам область активного звездообразования, погруженную в обширное облако газа сложной формы. Она содержит структуру, получившую название «перемычки Ориона» - гребневидную структуру из газа и пыли, которая формируется под действием мощного излучения, исходящего со стороны близлежащих, горячих, молодых звезд, которые вместе формируют объект, похожий на перемычку.
Перемычка Ориона представляет собой область фотодиссоциации, или область доминирования фотонов. В общем случае области доминирования фотонов представляют собой области межзвездной среды, находящиеся на границе между горячим ионизированным газом и холодным молекулярным газом, в которых доминируют не способные к ионизации фотоны ультрафиолетового (УФ) излучения.
Учитывая тот факт, что перемычка Ориона является яркой и расположенной близко к Земле областью доминирования фотонов с простой геометрией, она может служить идеальной лабораторией для изучения жизненного цикла ПАУ и других небольших по размеру углеродистых зерен, поскольку их эволюция сильно зависит от УФ-излучения. К настоящему времени со стороны материала перемычки Ориона уже были идентифицированы широкие эмиссионные линии ПАУ, и многие астрономы полагают, что наблюдаемое мощное излучение в средней части ИК-диапазона со стороны газа межзвездной среды связано с ПАУ.
Поэтому команда астрономов под руководством Марии Мурги (Maria S. Murga) из Института астрономии РАН предприняла попытку изучить излучение в средней части ИК-диапазона со стороны перемычки Ориона, анализируя архивные фотометрические и спектроскопические наблюдения этой области космического пространства.
Команда Мурги смоделировала фотодеструкцию ПАУ под действием жесткого УФ-излучения, а также рассмотрела различные ограничения, накладываемые на размеры молекул ПАУ, при превышении которых не происходит потери углерода, принимая при расчетах потерю водорода неограниченной. Они также рассмотрели случай отсутствия эволюции ПАУ в составе материала перемычки Ориона.
Астрономы смогли рассчитать размер, степень насыщения водородом и распределение заряда в молекулах ПАУ в различных местах перемычки Ориона и использовали результаты выполненного моделирования для получения модельных спектров и значений интенсивности эмиссионных полос. Это моделирование удовлетворительно описывает изменения соотношений между потоками излучения, соответствующими разным линиям, в зависимости от расстояния от ионизирующего источника.
В исследовании обнаружено, что потеря углерода молекулами ПАУ вещества перемычки Ориона ограничена числом углеродных атомов порядка 60, а полоса, соответствующая длине волны в 3,4 микрометра, может быть отнесена на счет ПАУ с дополнительными атомами водорода. Исследователи пришли к выводу, что на поверхности области доминирования фотонов преобладают крупные катионы, но в глубине облака в основном находятся небольшие молекулы нейтральных ПАУ и анионы.
Исследование увидело свет на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20211119193057
