กล้องโทรทรรศน์โซเฟียที่บินได้สูงส่องแสงซึ่งบางส่วนของโครงสร้างพื้นฐานสำหรับชีวิตอาจมีต้นกำเนิดมาจาก การศึกษาล่าสุดเผยแพร่เมื่อวันที่ วารสาร Astrophysical: จดหมาย นำโดยนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาวายรวมถึงผู้ร่วมมือจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเดวิสมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกิ้นส์พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ธรรมชาตินอร์ ธ แคโรไลนามหาวิทยาลัยรัฐ Appalachian และพันธมิตรระหว่างประเทศหลายแห่ง (รวมถึงการระดมทุนจาก NASA) ความลึกลับในการก่อตัวดาวเคราะห์: เส้นทางเคมีของธาตุกำมะถันและผลกระทบและบทบาทในการก่อตัวของดาวเคราะห์และสิ่งมีชีวิต
หมายเลข 16 บนตารางธาตุซัลเฟอร์เป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดอันดับหนึ่งในจักรวาล ไม่เพียง แต่กำมะถันจะเป็นองค์ประกอบตามรอยที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปร่างของฝุ่นละอองรอบ ๆ ดาวฤกษ์อายุน้อยที่นำไปสู่ดาวเคราะห์ แต่มันก็ยังสงสัยว่าเป็นสิ่งก่อสร้างที่จำเป็นสำหรับชีวิต การดูการกระจายตัวของซัลเฟอร์ในจักรวาลอาจทำให้เราเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงเรื่องราวของการเริ่มต้นชีวิตบนโลกนี้
สำหรับการศึกษานักวิจัยมองสิ่งที่เรียกว่าวัตถุดาวฤกษ์อายุน้อย (YSOs) เหล่านี้เป็นดาวฤกษ์อายุน้อยในช่วงก่อนที่พวกเขาจะเริ่มหลอมรวมไฮโดรเจนและถูกฝังอยู่ในเมฆโมเลกุลที่เต็มไปด้วยฝุ่นและก๊าซ วัตถุเป้าหมายเฉพาะในการศึกษาคือ MonR2 IRS3 ซึ่งเป็นโปรโตสตาร์ที่ยุบตัวในพื้นที่ก่อตัวดาว Monoceros R2 ตั้งอยู่ในกลุ่มดาว Monoceros the Unicorn (บางครั้งเรียกอีกอย่างว่า Narwhal) MonR2 IRS3 เป็นหนึ่งใน YSOs จำนวนมากในภูมิภาคซึ่งเป็นแหล่งเก็บฝุ่นฝุ่นและก๊าซจากดาวเคราะห์ที่ล้อมรอบแกนยุบตัว
หลังจากขั้นตอน YSO ก๊าซได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของดาวฤกษ์ระบบดาวเคราะห์ของมันหรือถูกพัดหายไป จากนั้นดาวจะเริ่มหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมรวมถึงองค์ประกอบที่หนักกว่าที่พบในดาวฤกษ์มวลสูงกว่า วัตถุที่เป็นดาวอายุน้อยเช่น MonR2 IRS3 จึงเป็นห้องปฏิบัติการที่สมบูรณ์แบบสำหรับการตรวจสอบสารเคมีลึกลับที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของดาวเคราะห์และโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับชีวิต
ในการศึกษานี้ทีมได้ใช้ SOFIA - กล้องโทรทรรศน์อวกาศสตราโตสเฟียร์ของนาซ่าสำหรับเครื่องบินอินฟราเรดโบอิ้ง 747SP ที่ดัดแปลงด้วยกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด 2.5 เมตรที่ติดตั้งอยู่ด้านหลังประตูเลื่อนและเล็งตั้งฉากกับแกนของเครื่องบินในแนวตั้งฉาก โซฟีที่บินได้สูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาดังกล่าวเนื่องจากสามารถสูงกว่าไอน้ำในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเป็นอุปสรรคต่อดาราศาสตร์อินฟราเรด
ทีมใช้สเปคโตรกราฟ Echelon-Cross-Echelle ความละเอียดสูง (“ EXES”) ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ SOFIA มีการตรวจพบ Mon2 IRS3 ก่อนหน้านี้สำหรับการศึกษาคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) โดยใช้เครื่องมือ NIRSPEC บนกล้องโทรทรรศน์ Keck II ขนาดใหญ่บนพื้นดินและการสังเกตเหล่านี้ช่วยแจ้งการสอบสวน SOFIA ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO)2) โมเลกุลที่คิดว่าเป็นที่เก็บของกำมะถันในระบบดาวเคราะห์ก่อกำเนิด ซิเรียสซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าก็ถูกสำรวจเพื่อทำการปรับเทียบข้อมูลด้วย การสำรวจ EXES อนุญาตให้ผู้สังเกตการณ์วัดความกว้างของเส้นสเปกตรัมของ SO2 ในภูมิภาคที่ก่อตัวดาวฤกษ์เป็นครั้งแรกรวมทั้งได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของโมเลกุลนี้เป็นอ่างเก็บน้ำกำมะถัน ตัวอย่างเช่นเส้นแคบจาก warm SO2 ก๊าซแนะนำการระเหิดน้ำแข็งผ่านความร้อนจากแกนกลางที่ขึ้นรูปในขณะที่เส้นกว้างเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงแรงกระแทกที่ปะทุกำมะถันออกจากเมล็ดเล็ก ๆ การศึกษานี้พบข้อ จำกัด ที่ต่ำกว่าสำหรับ SO2 ความอุดมสมบูรณ์และพิจารณาแล้วว่าน้ำแข็งที่ระเหยได้จากแกนกลาง MonR2 IRS3 อาจเป็นแหล่งกำเนิดของ SO2 ก๊าซ.
ติดตามซัลเฟอร์
การสังเกตกระบวนการกำมะถันใน YSO นั้นน่าสนใจ เป็นครั้งแรกที่ทีมสังเกตการก่อตัวของ SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) ในแกนร้อนซึ่งแสดงว่าโหมดของการก่อตัวนี้อย่างน้อยมีประสิทธิภาพเท่ากับในช็อต นอกจากนี้กระบวนการนี้อาจมีความสำคัญในมวลต่ำ (เช่นใกล้เคียงกับระบบสุริยะของเรามากขึ้นเมื่อมันก่อตัวขึ้น ~ 4.57 พันล้านปีก่อน) YSOs ซึ่งการสำรวจในอนาคตอาจช่วยยืนยันได้
การทำงานในอนาคตอาจช่วยสร้างความสำคัญสัมพัทธ์ของแหล่งกักเก็บกำมะถันดั้งเดิมอื่น ๆ การมองหาไฮโดรเจนซัลไฟด์ใน YSOs - คิดว่าเป็นผู้สนับสนุนหลักกำมะถันในระบบสุริยะดั้งเดิม - แสดงให้เห็นว่าการแผ่รังสีความร้อนอย่างง่ายและการกระแทกแบบอ่อนอย่างน้อยมีประสิทธิภาพในการก่อตัวและการแพร่กระจายของกำมะถัน . สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงการเชื่อมโยงที่แข็งแกร่งระหว่างแหล่งกักเก็บกำมะถันที่พบในระบบสุริยะของเราใน Comet 67 / P Churyumov-Gerasimenko ซึ่งถูกสำรวจโดยภารกิจ Rosetta ขององค์การอวกาศยุโรปตั้งแต่ปี 2014 ถึงปี 2016
“ การสำรวจเหล่านี้ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์โซเฟียเป็นกุญแจไขไปสู่การไขความลับบางส่วนของแหล่งกักเก็บโมเลกุลของดาวเคราะห์ก่อตัว” ดร. ราเชลสมิ ธ (พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ / มหาวิทยาลัยรัฐแอปพาเลเชียนอร์ทแคโรไลนา) บอก นิตยสารอวกาศ “ ด้วยการเชื่อมต่อระหว่างชุดข้อมูลที่แตกต่างกันสำหรับวัตถุชิ้นเดียวในที่สุดเราอาจสร้างภาพที่ครอบคลุมเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์และโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับชีวิต”
มีอะไรใหม่สำหรับการสังเกตใหม่ เพื่อช่วยยืนยันสมมติฐานสำหรับ SO2 อ่างเก็บน้ำการติดตามการสังเกตของไอโซโทปที่มีซัลเฟอร์นั้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับภารกิจที่กำลังจะเกิดขึ้นเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เปิดตัวในปี 2564 และอาจใช้การเปิดอีกครั้งปิดภารกิจ WFIRST อีกครั้ง ในข้อเสนองบประมาณของ NASA FY 2020
ด้วยการเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์ใหม่และการปรับปรุงกับวัตถุที่มีอยู่เราจะเข้าสู่ยุคทองของดาราศาสตร์อินฟราเรดในยุคที่กำลังจะมาถึงทำให้นักดาราศาสตร์สามารถติดตามองค์ประกอบกลับไปยังจุดกำเนิดดั้งเดิมได้
