Un equipo de investigación del Observatorio Astronómico de Shanghai (SHAO) de la Academia de Ciencias de China ha detectado líneas de recombinación de radio (RRL) de iones más pesados que el helio por primera vez, utilizando el radiotelescopio TianMa de 65 m (TMRT). Estas líneas se asignaron a iones de carbono y/u oxígeno.
Los hallazgos fueron publicados en Astronomy & Astrophysics el 28 de febrero.
El gas ionizado es el componente de gas interestelar más ampliamente distribuido y un laboratorio importante para medir la abundancia de elementos. Las líneas de recombinación de radio (RRL) pueden evitar las dificultades de las observaciones de líneas ópticas, ya que las RRL suelen ser ópticamente delgadas y tienen mecanismos de emisión bien conocidos.
Sin embargo, casi todos los emisores RRL detectados han sido átomos neutros hasta ahora. Solo se han informado previamente dos transiciones RRL (121α y 115α) de iones de helio en nebulosas planetarias. La combinación de líneas hace que los RRL de átomos más pesados que el helio sean difíciles de resolver espectralmente. Por el contrario, los RRL de iones generalmente no se mezclan con los RRL de átomos neutros, lo que convierte a los primeros en una herramienta mucho más poderosa para medir la abundancia.
Los investigadores hicieron este nuevo descubrimiento mientras buscaban líneas de emisión interestelar como parte de un estudio de líneas espectrales TMRT en curso hacia Orion KL. Mientras identificaban las líneas espectrales de la banda Ka (26–35 GHz) de Orion KL, encontraron varias características de líneas anchas que no podían asignarse a ninguna especie molecular ni a los RRL de los átomos.
“Estas características de línea tienen intensidades débiles, pero ya son lo suficientemente significativas como para distinguirlas debido a la alta sensibilidad del espectro. Debido a que sus anchos de línea son similares a los de los RRL de H/He, nos dimos cuenta de que esas características de línea podrían ser RRL de iones ”, dijo el Dr. Liu Xunchuan de SHAO, correspondiente y primer autor del estudio.
Para confirmar esto, los astrónomos realizaron observaciones de seguimiento en la banda Ku (12–18 GHz) utilizando TMRT para buscar señales de RRL de iones en las frecuencias esperadas, y se detectaron ocho líneas alfa más (RRL con Δn = 1) de iones. .
Además, encontraron señales marginales de líneas alfa en la banda Q y líneas beta (Δn=2) en la banda Ka. Compararon los espectros obtenidos en diferentes días y encontraron que las frecuencias de las características de la línea permanecieron sin cambios cuando se corrigieron por el movimiento de la Tierra, lo que confirma que los RRL de iones se originaron en el espacio.
En total, TMRT detectó decenas de RRL de iones interestelares, y muchos de ellos no se mezclan con ninguna transición de moléculas ni con RRL de átomos. Las líneas detectadas por TMRT son más de 20 kilómetros por segundo más azules que las frecuencias esperadas de los RRL de iones de helio y, por lo tanto, se asignaron a iones más pesados que el helio. La abundancia de los elementos doblemente ionizados asociados con esos iones RRL se determinó con precisión en 8,8 partes por 10 000, lo que es consistente con el valor de carbono/oxígeno estimado a partir de observaciones ópticas/infrarrojas.
Anteriormente, las RRL se definían comúnmente como líneas espectrales de radio, causadas por transiciones de niveles altos de átomos, que aparecían después de la recombinación de iones y electrones ionizados individualmente. Pero ahora, los investigadores han detectado decenas de RRL de iones sin mezclar simultáneamente.
“Esta nueva técnica sería muy valiosa para estudiar la abundancia de carbono y oxígeno, los constituyentes más importantes del monóxido de carbono y las moléculas orgánicas complejas interestelares, en el interior de la galaxia, donde las observaciones ópticas son muy difíciles”, dijo el profesor Neal J. Evans II de la Universidad de Texas en Austin.
Los investigadores de SHAO ven este nuevo descubrimiento de TMRT como el primero de muchos. “El estudio de línea espectral TMRT en curso hacia Orion KL y otros objetos galácticos alcanzará una sensibilidad de línea sin precedentes, lo que conducirá a más descubrimientos nuevos, como RRL de iones pesados, nuevas transiciones de líneas moleculares e incluso nuevas especies de moléculas”, dijo Liu Tie. , investigador de SHAO y coautor correspondiente del estudio.
Con información de Astronomy and Astrophysics
