Міжнародна команда дослідників за допомогою японської місії XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) провела перше пряме вимірювання сірки у газоподібній і твердій формах у міжзоряному середовищі – суміші пилу та газу між зірками. Використовуючи дані рентгенівських спостережень двох віддалених подвійних систем, учені простежили фазові переходи сірки, що відкриває нові перспективи для розуміння її космічного розподілу.
Деталі дослідження
Результати, опубліковані в журналі Publications of the Astronomical Society of Japan, базуються на спостереженнях подвійної системи GX 340+0 у сузір’ї Скорпіона, розташованої на відстані понад 35 000 світлових років. XRISM, завдяки унікальній роздільній здатності інструменту Resolve, дозволив виявити сірку як у газоподібному, так і в твердому стані, ймовірно, у складі сполук із залізом. Дослідження підтвердило, що в щільних міжзоряних регіонах сірка зникає з газової фази, конденсуючись у тверді форми, такі як лід або мінерали.
Для додаткової перевірки команда використала дані з іншої системи, 4U 1630-472, що підтвердило наявність сірчаних сполук, таких як піротин, троїліт і пірит, які часто знаходять у метеоритах. Ці мінерали відповідають спектральним даним XRISM, що вказує на їхній зв’язок із міжзоряним пилом.
Значення сірки в космосі
Лія Корралес, провідна авторка дослідження з Університету Мічигану, зазначила, що сірка відіграє важливу роль у біологічних процесах на Землі, але її розподіл у космосі залишається загадкою. XRISM дозволяє відстежувати її фазові переходи, що допомагає зрозуміти, де вона може накопичуватися. Сірка легко переходить із газу в твердий стан і назад, що ускладнює її вивчення в міжзоряному середовищі, де умови радикально відрізняються від земних.
Еліза Костантіні з Нідерландської організації космічних досліджень додала, що лабораторні моделі сірчаних сполук із залізом узгоджуються з даними XRISM, і подальші експерименти допоможуть уточнити ці спостереження. Браян Вільямс, учений проєкту XRISM у Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA, підкреслив, що попередні дослідження сірки проводилися за допомогою обсерваторії Chandra, але XRISM забезпечує найдетальніші вимірювання, дозволяючи досліджувати значну частину Чумацького Шляху.
Технічні аспекти місії XRISM
Запущений 7 вересня 2023 року Японським агентством аерокосмічних досліджень (JAXA) у співпраці з NASA та ESA, XRISM оснащений рентгенівським спектрометром Resolve і камерою Xtend для ширококутного спостереження. Інструмент Resolve забезпечує безпрецедентну роздільну здатність у діапазоні 0,3–12 кеВ, що дозволяє аналізувати хімічний склад міжзоряного середовища. Спостереження GX 340+0 використали цю систему як джерело фонового рентгенівського випромінювання, що дало змогу дослідити поглинання сірки в міжзоряному середовищі на шляху до Землі.
Значення для науки
Дослідження сірки має значення не лише для астрохімії, але й для розуміння еволюції галактик. Сірка, як один із найпоширеніших елементів у Всесвіті, є ключовим для формування молекул у міжзоряному середовищі, що впливає на процеси зореутворення та хімічний склад планет. Дані XRISM допоможуть уточнити моделі міжзоряного пилу та його взаємодії з газом, а також дадуть відповідь на питання про розподіл важких елементів у Чумацькому Шляху.
Джерела: