Телескоп «Гершель» обнаружил воду

В своих исследованиях он использует комплексный подход, пытаясь обнаружить воду в местах формирования звезд и планет в нашей Галактике

0
Представление художника о межзвездных областях, заполненных водой

После четырех лет наблюдений

космического пространства космический телескоп «Гершель» выявил наличие в межзвездной среде воды. Благодаря своей беспрецедентной чувствительности и хорошему спектральному разрешению на ключевых длинах волн, «Гершель» обнаружил это важнейшее для возникновения жизни соединение в звездообразующих молекулярных облаках.

Вода необходима для возникновения и существования жизни в том виде, в котором мы ее видим вокруг себя. Она покрывает более 70 процентов поверхности нашей планеты и присутствует в виде пара в атмосфере. Хотя количество воды на Земле может показаться достаточно большим, она является лишь незначительной составляющей общей массы Земли.

В настоящее время не до конца ясно, была ли вода, которая в настоящее время присутствует на нашей голубой планете здесь со времени ее образования, около 4,6 миллиарда лет назад, или она была принесена извне в результате воздействия падающих на планету меньших объектов.

Согласно одной из ведущих теорий

объясняющих, как возникла Солнечная система, Земля и внутренние планеты были чрезвычайно горячими и сухими в течение первых нескольких сотен миллионов лет после своего образования. В этом случае выходит, что вода попала на эти планеты уже после их образования. Это произошло в результате падения небольших тел, таких как метеориты, астероиды и/или кометы, то есть обломков протопланетного диска, из которого сформировались планеты и их луны.

Существуют различные способы выяснить историю присутствия этой важнейшей молекулы на нашей планете. Нужно либо изучать «подсказки» в нашей Солнечной системе, либо заглядывать в звездные «питомники», где рождаются близнецы нашего Солнца и планет.

Космический телескоп «Гершель»

созданный ЕКА, был запущен в 2009 году. Он производит наблюдения за космическим пространством в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах длин волн. В своих исследованиях он использует комплексный подход, пытаясь обнаружить воду в местах формирования звезд и планет в нашей Галактике.

Вода во Вселенной

была впервые обнаружена в звездообразующих молекулярных облаках в конце 1960-х годов. Это была шестая идентифицированная межзвездная молекула из почти 200, которые известны на сегодняшний день.

После произведенного открытия астрономы предположили, что вода достаточно широко будет присутствовать в различных космических средах. Ведь она состоит из двух наиболее распространенных химических элементов. Это водород, который появился в момент Большого Взрыва, и кислород, произведенный в «печах» звезд на протяжении всей истории Вселенной.
И действительно, вода наблюдается в самых разных космических объектах. Таких, как планеты, луны, звезды, звездообразующие облака и даже области вне нашего Млечного Пути, в звездных колыбелях других галактик. Однако из-за водяного пара, присутствующего в атмосфере Земли, изучение этой молекулы астрономическими наблюдениями было затруднено.

На протяжении десятилетий астрономы использовали широкий спектр инструментов для изучения воды в космосе. Это были и наземные обсерватории в сухом климате горных вершин, и аэромобильные телескопы на стратосферных шарах. Поэтому, несомненно, космический телескоп, далекий от влажной среды нашей планеты, является, идеальным инструментом для исследования космической воды.

Первый спутник, посвященный этой теме, Инфракрасная космическая обсерватория ESA (ИСО), был запущен в 1995 году и эксплуатировался до 1998 года, вскоре после чего NASA были запущены Submillimeter Wave Astronomy Satellite (SWAS) и Spitzer Space Telescope, а также спутник шведской компании International Odin.

Продолжая эту славную традицию, космический телескоп «Гершель», имеющий новейшее по тем временам оборудование, обеспечил новый уровень исследований космической воды. В том числе благодаря имеющемуся на его борту Heterodyne Instrument for Far Infrared (HIFI).

Чтобы обнаружить присутствие молекулы воды в районе космического объекта, астрономы ищут набор очень специфических «отпечатков пальцев» или линий в спектре источника. Они вызваны вращением или колебаниями в структуре молекулы.

Эти линии наблюдаются в пределах спектров электромагнитных волн, охватывающих диапазон от инфракрасных до микроволновых длин, в зависимости от типа молекулы и ее температуры. В случае с водой некоторые из наиболее интересных линий — те, которые соответствуют наименьшей энергетической конфигурации водяного пара, другими словами, его наземного или «холодного» состояния — находятся в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах, недоступных при наблюдений с Земли.

Специально разработанный

для «охоты» на воду и другие молекулы, прибор HERSI Herschel имеет беспрецедентное спектральное разрешение, которое может ориентироваться на 40 различных линий воды.

В частности, в отличие от своих предшественников космический телескоп «Гершель» чувствителен к двум различным переходам основного состояния воды, которые соответствуют двум «спиновым» формам молекулы. Они называются «орто» и «пара», и в них которых спины ядер водорода имеют разные ориентации. Эта ключевая особенность позволила астрономам определять температуры, при которых вода формировалась путем сравнения относительных количеств орто-и пара-воды.

Используя данные, собранные HIFI, наряду с наблюдениями, выполненными с двумя другими инструментами «Гершеля» — фотодетекторной матричной камерой и спектрометром (PACS) и спектральным и фотометрическим приемником изображений (SPIRE), астрономы смогли значительно расширить наше понимание роли воды во Вселенной.

Вода в прародителях звезд и планет

В то время как о существовании водяного пара в звездообразующих областях было известно довольно давно, космический телескоп «Гершель» впервые обнаружил его в предзвездном ядре.  Это ядро является холодным куском плотного материала, который позже превратится в звезду. Предзвездное ядро, называемое Lynds 1544, расположено в молекулярном облаке Тельца, обширной области газа и пыли, которая представляет собой «инкубатор» будущих звезд и планет.

По данным «Гершеля» астрономы смогли оценить количество водяного пара в Lynds 1544 — оно составило более 2000 объемов воды в океанах Земли. Если какие-либо планеты появятся вокруг звезды, сформировавшейся из этого ядра, вполне вероятно, что часть воды, обнаруженная «Гершелем», окажется на этих планетах.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Этот сайт использует куки. Вы можете отказаться, если хотите ПринятьПрочитать больше

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: