Откриха молекулен кислород за първи път в друга галактика

В невероятно далечна галактика, намираща се на повече от половин милиард светлинни години от Земята, астрономи откриха молекулен кислород. Това е едва третото подобно откриване на кислород извън Слънчевата система и първото извън Млечния път.

Кислородът е третият най-разпространен елемент във Вселената, след водорода и хелия. Така че неговата химия и изобилието в междузвездни облаци са важни за разбирането на ролята на молекулярния газ в галактиките.

Астрономите са търсили кислород, използвайки милиметрова астрономия, която открива дължините на вълните излъчвани от молекулите; и спектроскопия, която анализира спектъра за търсене на дължини на вълната, абсорбирани или излъчвани от специфични молекули.

Но тези търсения показали озадачаваща липса на кислородни молекули. Което означава, че „всеобхватна картина на кислородната химия в различни междузвездни среди все още липсва“, пишат в нова статия астрономи, ръководен от Джунджи Ванг от Китайската академия на науките.

На едно място е открит молекулен кислород – мъглявината Орион; като хипотеза е, че в космоса кислородът е свързан с водород под формата на воден лед, който е прилепнал към праховите частици.

Но мъглявината Орион е „звезден разсадник“ и е възможно интензивното излъчване от много горещи млади звезди да шокира водния лед в сублимация и да разделя молекулите, освобождавайки кислорода.

След това учените се спрели обстойно на галактика, наречена Маркарян 231. Маркарян 231 е специална галактика. Намира се на 561 милиона светлинни години и получава енергията си от квазар. Това е излъчващо изключително силна светлина галактическо ядро с активна, свръх-масивна черна дупка в центъра. Квазарите са най-ярките обекти във Вселената, а Маркарян 231 съдържа най-близкия до Земята квазар.

Всъщност астрономите смятат, че Маркарян 231 може да има две активни свръх-масивни черни дупки в центъра си, които се въртят една около друга с бясна скорост.

Активно галактическо ядро задвижва молекулни потоци, произвеждайки непрекъснати шокове, които могат да освободят кислород от водата в молекулни облаци. Молекулните потоци в Маркарян 231 са с особено висока скорост, така че Ванг и неговите колеги решават да търсят кислород в тях.

Използвайки 30-метровия радио телескоп IRAM в Испания, те наблюдават галактиката в продължение на четири дни при редица дължини на вълните. В тези данни те откриват спектралния признак на кислорода, в съответствие с хипотезата за шока, освобождаващ кислорода от водата.

„С непрекъснати наблюдения към Маркарян 231, използвайки 30-метровия телескоп IRAM и NOEMA, ние открихме за първи път емисии на [молекулен кислород] във външна галактика“, пишат изследователите.

„Откритата емисии на О2 е разположена в райони на около 10 kpc (32 615 светлинни години) от центъра на Маркарян 231 и може да бъде причинена от взаимодействието между активното галактическо ядро, задвижващо потока молекули и външните дискови молекулни облаци.“

Измерванията на екипа разкриват, че изобилието на кислород в сравнение с водорода е около 100 пъти по-голямо от това, което се намира в мъглявината Орион, така че галактиката може да бъде подложена на по-интензивна версия на същия процес на разделяне на молекули.

Тъй като Маркарян 231 е галактика на звездно образуване, подобен процес е възможен. Само един регион в галактиката образува нови звезди със скорост над 100 слънчеви маси годишно. За разлика от тях Млечният път е доста тих, със скорост на образуване на звезди около 1 до две слънчеви маси на година.

От друга страна, тези открития могат също да означават, че трябва да се направят повече наблюдения, за да се потвърди, че астрономите са прави при тълкуването на резултатите си, интерпретирани като кислород.

Ако резултатите са в верни, явлението може да се използва за разбиране на повече както за молекулния кислород в галактиките, така и за молекулния излив от активно галактическо ядро, казват изследователите.

„Това първо откриване на извънгалактически молекулен кислород осигурява идеален инструмент за изследване на активни галактически ядра, задвижващи молекулни потоци в динамични времеви интервали от десетки мега-години“, пишат авторите.

„O2 може да бъде значителен охлаждащ агент за молекулния газ в такива региони, засегнати от изходящите потоци от активното галактическо ядро.“

Изследването е публикувано в списание The Astrophysical Journal.