Составное изображение области звездообразования (слева) и кометы 67P (справа). В центре находится сероводородная соль аммония (NH4SH), которые, по-видимому, имеют общее и что объясняет, среди прочего, почему в областях звездообразования меньше летучей серы, чем ожидалось. Изображение предоставлено: НАСА/ЕКА/CSA/M. Замани (ЕКА/Уэбб); ЕКА/Розетта/НАВКАМ; К. Славицинская
Международная группа под руководством астрономов из Лейденского университета в ходе лабораторных экспериментов показала, что в ледяных космических условиях сера может соединяться с аммонием, образуя соль, которая прилипает к пыли и гальке. Полученная в результате соль серы не только помогает разгадать загадку пропавшего сернистого газа, но также обеспечивает загадочный пик данных с прибора MIRI космического телескопа Джеймса Уэбба и других телескопов.
Результаты опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Последние два десятилетия астрохимики и астрономы были озабочены двумя, казалось бы, необъяснимыми загадками. Во-первых, количество летучей серы в плотных облаках и областях звездообразования намного ниже, чем в более чувствительных областях между звездами. Сера как будто исчезла. Вторая причина заключалась в том, что спектр инфракрасного света из областей звездообразования имеет заметный, но необъяснимый пик.
Команда, возглавляемая исследователями из Лейденского университета в Нидерландах, предлагает решение обеих загадок одновременно: соль гидросульфида аммония. Исследователи подкрепляют свое решение лабораторными экспериментами, моделирующими космические условия. Это чрезвычайно холодные условия, в которых присутствуют пыль, лед и галька, и относительно небольшое количество молекул может вступить в реакцию.
Эксперименты показали, что летучие NH3 (аммиак, известный из моющих средств) и летучие H2S (сероводород, запах тухлых яиц) быстро реагируют с образованием NH4SH (сероводородная соль аммония), когда они объединяются, образуя лед вокруг частиц пыли. Это говорит о том, что в плотных областях звездообразования некоторая часть летучей серы задерживается в пыли и гальке. В результате сера, похоже, исчезла.
Кроме того, эксперименты показали, что соль сероводорода аммония дает пик в точном месте ранее необъяснимого пика в данных, среди прочего, прибора MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба. Этот пик позволил астрономам подсчитать, что примерно до 20% недостающей серы может присутствовать в виде соли серы в пыли и гальке.
Двух зайцев одним выстрелом
«Я думаю, это здорово, что мы наконец раскрываем оба секрета», — говорит Кэти Славицинска. Она доктор философии. Студент Лейденского университета и первый автор научной работы. «Нашими исследованиями мы убиваем двух зайцев одним выстрелом».
Исследование было инициировано результатами миссии ЕКА Rosetta. Во время этой миссии космический корабль вращался вокруг кометы 67P в период с 2014 по 2016 год. Анализы, опубликованные в конце 2022 года, показали, что частицы пыли кометы содержат неожиданно большое количество сероводорода аммония.
Славицинская объясняет: «И поскольку мы подозреваем, что кометы содержат много нетронутого ледяного материала с первых дней существования нашей Солнечной системы, поиск гидросульфида аммония во льду областей звездообразования был следующим логическим шагом».
Второй автор Адвин Бугерт, голландский ученый, работающий в Гавайском университете в Маноа, говорит: «Интересно видеть, как мы можем все чаще прослеживать химические следы от нашей нынешней солнечной системы до происхождения новых солнечных систем».
В будущем исследователи планируют дальнейшие наблюдения с помощью инструмента MIRI на космическом телескопе Джеймса Уэбба, чтобы подтвердить теорию инфракрасного пика. Они также надеются найти оставшиеся восемьдесят процентов пропавшей серы. Предыдущие исследования показывают, что определенную роль могут играть сульфиды металлов и аллотропы серы.
Информация от: Нидерландской исследовательской школой астрономии.
