Filamen hidrogen panjangnya 3900 tahun cahaya

Konsepsi seniman tentang Bima Sakti. Kredit: Pablo Carlos Bodassi

Kira-kira 13,8 miliar tahun yang lalu, alam semesta kita lahir dalam ledakan raksasa yang memunculkan partikel subatomik pertama dan hukum fisika seperti yang kita kenal. Setelah sekitar 370.000 tahun, hidrogen terbentuk, blok bangunan dasar bintang, yang menggabungkan hidrogen dan helium di bagian dalamnya untuk membentuk semua elemen yang lebih berat. Sementara hidrogen tetap menjadi elemen yang paling umum di alam semesta, awan gas hidrogen individu bisa sulit dideteksi di medium antarbintang (ISM).

Hal ini membuat sulit untuk meneliti tahap awal pembentukan bintang, yang akan memberikan petunjuk tentang evolusi galaksi dan alam semesta. Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh astronom dari Institut Astronomi Max Planck (MPIA) baru-baru ini memperhatikan keberadaan filamen besar gas hidrogen atom di galaksi kita. Struktur ini, yang disebut “Maggie”, terletak sekitar 55.000 tahun cahaya (di seberang Bima Sakti) dan merupakan salah satu struktur tertinggi yang pernah diamati di galaksi kita.

Studi yang menggambarkan temuan mereka baru-baru ini muncul di jurnal Astronomi dan astrofisikaDan Dipimpin oleh Jonas Seid, Ph.D. Mahasiswa di MPIA. Dia bergabung dengan para peneliti dari Universitas Wina Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian (CfA), itu Institut Max Planck untuk Astronomi Radio (MPIFR), Universitas Calgary, Universitas Heidelberg, Pusat Astrofisika dan Ilmu Planet, itu Argelander- Institut AstronomiInstitut Sains India dan NASALaboratorium Propulsi Jet (JPL)Laboratorium Propulsi Jet).

Penelitian ini didasarkan pada data yang diperoleh Survei Garis HI/OH/Rekombinasi Bima Sakti (THOR), perangkat lunak pemantauan berdasarkan Koleksi ekstra besar dari Karl G. Jansky (VLA) di New Mexico. Menggunakan piringan radio gelombang sentimeter VLA, proyek ini mempelajari pembentukan awan molekuler, konversi atom menjadi hidrogen molekuler, medan magnet galaksi, dan pertanyaan lain yang terkait dengan ISM dan pembentukan bintang.

Tujuan utamanya adalah untuk menentukan bagaimana dua isotop hidrogen yang paling umum bertemu untuk membentuk awan padat yang naik ke bintang baru. Isotop termasuk atom hidrogen (H), terdiri dari satu proton, satu elektron, dan tidak ada neutron, dan molekul hidrogen (H).₂) terdiri dari dua atom hidrogen yang disatukan oleh ikatan kovalen. Yang terakhir hanya mengembun menjadi awan yang relatif kompak yang akan mengembangkan daerah beku di mana bintang-bintang baru akhirnya muncul.

Gambar ini menunjukkan bagian dari tampilan samping Bima Sakti yang diukur oleh satelit Gaia Badan Antariksa Eropa. Pita gelap terdiri dari gas dan debu, yang memadamkan cahaya dari bintang-bintang yang bergabung. Pusat galaksi Bima Sakti ditunjukkan di sebelah kanan gambar, dan bersinar terang di bawah wilayah gelap. Kotak di sebelah kiri tengah menunjukkan lokasi utas “Maggie”. Menunjukkan distribusi atom hidrogen. Warna menunjukkan kecepatan gas yang berbeda. Kredit: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller/J. Syd/MPIA

Proses transisi atom hidrogen ke molekul hidrogen sebagian besar masih belum diketahui, yang membuat utas yang sangat panjang ini menjadi penemuan yang sangat menarik. Sementara awan gas molekuler terbesar yang diketahui memiliki panjang sekitar 800 tahun cahaya, Magi memiliki panjang 3.900 tahun cahaya dan lebar 130 tahun cahaya. Seperti yang dijelaskan Syed dalam MPIA baru-baru ini jumpa pers:

“Utas ini telah berkontribusi pada kesuksesan ini. Kami belum tahu persis bagaimana Anda sampai di sana. Tapi string memanjang sekitar 1.600 tahun cahaya di bawah bidang Bima Sakti. Pengamatan juga memungkinkan kami untuk menentukan kecepatan gas hidrogen. Ini memungkinkan kami untuk menunjukkan bahwa kecepatan sepanjang sekering hampir tidak berbeda.“

Analisis tim menunjukkan bahwa bahan dalam filamen memiliki kecepatan rata-rata 54 km/s^-1, yang mereka tentukan terutama dengan mengukur terhadap rotasi piringan Bima Sakti. Artinya radiasi tersebut memiliki panjang gelombang 21 cm (aliasgaris hidrogenItu terlihat dengan latar belakang kosmik, membuat strukturnya dapat dikenali. “Pengamatan juga memungkinkan kami untuk menentukan kecepatan gas hidrogen,” kata Henrik Beuther, presiden THOR dan rekan penulis studi. “Ini memungkinkan kami untuk menunjukkan bahwa kecepatan di sepanjang filamen hampir tidak berbeda.”

Gambar berwarna palsu ini menunjukkan distribusi atom hidrogen yang diukur pada panjang gelombang 21 cm. Garis putus-putus merah melacak petunjuk “Maggie”. kredit: c. Guru / MPIA

Dari sini, peneliti menyimpulkan bahwa Maggi adalah struktur yang koheren. Hasil ini mengkonfirmasi pengamatan yang dilakukan setahun lalu oleh Juan de Soler, seorang astrofisikawan di Universitas Wina dan rekan penulis makalah tersebut. Ketika dia melihat benang itu, dia menamakannya sungai terpanjang di negara asalnya Kolombia: Río Magdalena (Bahasa Inggris: Margaret, atau “Maggie”). Sementara Maggie dapat diidentifikasi dalam penilaian Soler sebelumnya tentang data THOR, hanya penelitian saat ini yang menunjukkan tanpa keraguan bahwa itu adalah struktur yang koheren.

Berdasarkan data yang dipublikasikan sebelumnya, tim juga memperkirakan bahwa Maggi mengandung 8% molekul hidrogen dengan sebagian kecil dari massa. Setelah pemeriksaan lebih dekat, tim memperhatikan bahwa gas berkumpul di berbagai titik di sepanjang filamen, mengarahkan mereka untuk menyimpulkan bahwa gas hidrogen terakumulasi di awan besar di lokasi tersebut. Mereka juga memperkirakan bahwa gas atom secara bertahap akan mengembun menjadi bentuk molekul di lingkungan tersebut.

“Namun, banyak pertanyaan yang belum terjawab,” tambah Syed. “Data tambahan, yang kami harap akan memberi kami lebih banyak petunjuk tentang fraksi gas molekuler, sudah menunggu untuk dianalisis.” Untungnya, beberapa observatorium luar angkasa dan berbasis darat akan segera beroperasi, dan teleskop yang akan dilengkapi untuk mempelajari filamen ini di masa depan. Ini termasuk Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) dan polling radio seperti susunan kilometer persegi (SKA), yang akan memungkinkan kita untuk melihat periode awal alam semesta (“fajar kosmik”) dan bintang pertama di dunia kita.

Awalnya Diposting di alam semesta hari ini.

Untuk informasi lebih lanjut tentang penelitian ini, lihat Struktur filamen besar – panjangnya 3.900 tahun cahaya – telah ditemukan di Bima Sakti.

Referensi: “Filamen Maggie”: sifat fisik awan atom raksasa” oleh J. Syed, JD Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, JD Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh ., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore dan H. Linz, 20 Desember 2021, Tersedia disini. Astronomi dan astrofisika.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265