Teleskop SOFIA yang terbang tinggi menerangi dari mana beberapa blok asas untuk kehidupan mungkin berasal. Kajian terbaru yang diterbitkan pada Jurnal Astrofizik: Surat yang diketuai oleh ahli astronomi dari University of Hawaii, termasuk kolaborator dari University of California Davis, Johns-Hopkins University, North Carolina Museum of Natural Sciences, Appalachian State University, dan beberapa rakan antarabangsa (termasuk pembiayaan dari NASA), memandang lama misteri dalam pembentukan planet: laluan kimia unsur sulfur, dan implikasi dan peranannya dalam pembentukan planet dan kehidupan.
Nombor16 pada jadual berkala, belerang adalah unsur kesepuluh yang paling umum di Alam Semesta. Sulfur bukan sahaja unsur pelacak yang terlibat dalam pembentukan butiran debu di sekitar bintang muda yang menuju ke planet, ia juga disyaki sebagai blok bangunan yang diperlukan untuk kehidupan. Melihat pengedaran sulfur di Alam Semesta juga dapat memberi kita gambaran tentang kisah bagaimana kehidupan primitif bermula di Bumi.
Untuk kajian ini, para penyelidik melihat apa yang dikenali sebagai objek bintang muda (YSOs). Ini adalah bintang muda pada tahap sebelum mereka mula menyatukan hidrogen, dan tertanam dalam awan molekul yang kaya dengan debu dan gas. Objek khusus yang disasarkan dalam kajian ini adalah MonR2 IRS3, sebuah protostar yang runtuh di wilayah pembentukan bintang Monoceros R2. Terletak di buruj Monoceros the Unicorn, (kadang-kadang juga dikenali sebagai Narwhal) MonR2 IRS3 adalah salah satu dari banyak YSO di rantau ini, sebuah repositori debu dan gas protoplanet yang mengelilingi teras yang runtuh.
Setelah tahap YSO, gas telah menjadi bahagian bintang, sistem planetnya, atau dihembus. Bintang kemudian mula menyatukan hidrogen menjadi helium, dan juga unsur-unsur yang lebih berat yang dilihat pada bintang yang lebih besar. Objek bintang muda seperti MonR2 IRS3 adalah makmal yang sempurna untuk menyiasat kimia misteri yang terlibat dalam pembentukan planet dan molekul yang diperlukan untuk hidup.
Untuk kajian ini, pasukan menggunakan SOFIA - Observatorium Stratosfera NASA untuk Astronomi Inframerah - pesawat Boeing 747SP yang telah ditukar dengan teleskop inframerah 2.5 meter yang dipasang di belakang pintu gelangsar dan bertujuan tegak lurus berbanding paksi pesawat. SOFIA terbang tinggi sangat sesuai untuk kajian seperti ini, kerana ia dapat mencapai jauh di atas sebahagian besar wap air atmosfera Bumi, yang menghalang astronomi inframerah.
Pasukan ini menggunakan Echelon-Cross-Echelle Spectrograph ("EXES") resolusi tinggi yang dipasang di teleskop SOFIA. Mon2 IRS3 telah diperhatikan sebelumnya untuk kajian mengenai karbon monoksida (CO) menggunakan instrumen NIRSPEC pada teleskop Keck II yang besar di darat, dan pemerhatian ini membantu memberitahu penyiasatan SOFIA mengenai sulfur dioksida (SO2, molekul yang dianggap sebagai tempat penyimpanan sulfur dalam sistem protoplanet. Sirius, bintang paling terang di langit, juga diperhatikan untuk mengkalibrasi data. Pemerhatian EXES membolehkan pemerhati mengukur lebar garis spektrum SO2 di wilayah pembentuk bintang untuk pertama kalinya, serta mendapatkan gambaran tentang banyaknya molekul ini sebagai takungan sulfur. Contohnya, garis sempit dari SO yang hangat2 gas menunjukkan penyejukan ais melalui haba dari inti pembentuk, sementara garis lebar menunjukkan kejutan yang mengeluarkan sulfur dari butiran kecil. Kajian ini menemui had yang lebih rendah untuk SO2 berlimpah, dan menentukan bahawa es yang tersebar dari teras panas MonR2 IRS3 dapat menjadi sumber SO2 gas.
Mengikuti Sulfur
Pemerhatian proses sulfur dalam YSO sangat menarik. Buat pertama kalinya, pasukan memerhatikan pembentukan SO2 (sulfur dioksida) dalam teras panas, yang menunjukkan bahawa mod pembentukan ini sekurang-kurangnya sama berkesannya dengan kejutan. Selanjutnya, proses ini mungkin penting dalam jisim rendah (iaitu, lebih mirip dengan sistem suria kita ketika ia terbentuk ~ 4.57 bilion tahun yang lalu) YSO, yang diperhatikan oleh pemerhatian masa depan.
Kerja masa depan juga dapat membantu menentukan kepentingan relatif takungan sulfur primitif yang lain. Melihat hidrogen sulfida di YSO - dianggap penyumbang sulfur utama dalam sistem suria primitif - menunjukkan bahawa pemanasan radiasi sederhana dan kejutan ringan sekurang-kurangnya sama berkesannya dalam pembentukan dan pengedaran sulfur, seperti yang difikirkan sebelumnya dari sputtering, kejutan kuat . Ini juga menunjukkan hubungan yang kuat antara takungan belerang yang terdapat di sistem suria kita sendiri di Komet 67 / P Churyumov-Gerasimenko, yang telah dijelajahi oleh misi Rosetta Badan Angkasa Eropah dari 2014 hingga 2016.
"Pemerhatian ini yang diambil dengan teleskop SOFIA adalah kunci untuk membuka beberapa rahsia takungan molekul protoplanet," kata Dr. Rachel Smith (Muzium Sains Alam Carolina Utara / Universiti Negeri Appalachian) kepada Majalah Angkasa. "Melalui hubungan antara set data yang berbeza untuk satu objek, akhirnya kita dapat membangun gambaran menyeluruh mengenai evolusi planet dan molekul yang diperlukan untuk hidup."
Apa yang seterusnya untuk pemerhatian baru? Untuk membantu mengesahkan hipotesis untuk SO2 takungan, pemerhatian susulan es yang mengandungi sulfur diperlukan dari misi yang akan datang seperti pelancaran Teleskop Angkasa James Webb pada tahun 2021, dan mungkin menggunakan misi WFIRST yang lagi, lagi (Wide Field Infrared Space Telescope) yang diturunkan dalam cadangan belanjawan NASA FY 2020.
Dengan pelancaran teleskop baru dan penambahbaikan yang ada, kita akan memasuki 'zaman kegemilangan astronomi inframerah' pada dekad yang akan datang, yang membolehkan para astronom mengesan unsur kembali ke primordialorigin mereka.
