Международная группа учёных предоставила беспрецедентные данные о распределении элементарной серы между звёздами. Для этого использовались данные космического аппарата XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), возглавляемого Японией.
Астрономы использовали рентгеновские лучи от двух двойных звёздных систем, чтобы обнаружить серу в межзвёздной среде — газе и пыли, которые находятся в пространстве между звёздами. Это первое прямое измерение как газовой, так и твёрдой фаз серы — уникальная возможность рентгеновской спектроскопии, основного метода XRISM для изучения космоса.
«Сера важна для функционирования клеток в нашем организме на Земле, но у нас всё ещё много вопросов о том, где она встречается во Вселенной», — сказала Лия Корралес, доцент кафедры астрономии Мичиганского университета в Анн-Арборе. «Сера может легко переходить из газа в твёрдое состояние и обратно. Космический аппарат XRISM обеспечивает разрешение и чувствительность, необходимые для обнаружения серы в обеих формах и узнать больше о том, где она может скрываться».
Статья об этих результатах, возглавляемая Корралес, опубликована в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.
Используя ультрафиолетовый свет, исследователи обнаружили газообразную серу в пространстве между звёздами. В более плотных частях межзвёздной среды, таких как молекулярные облака, где рождаются звёзды и планеты, эта форма серы быстро исчезает. Учёные предполагают, что сера конденсируется в твёрдое состояние либо путём соединения со льдом, либо смешивания с другими элементами.
Для изучения серы Корралес и её команда сделали нечто подобное. Они выбрали участок межзвёздной среды с нужной плотностью — не настолько тонкий, чтобы все рентгеновские лучи проходили бы через него без изменений, но и не настолько плотный, чтобы они все поглощались. Затем команда выбрала яркий источник рентгеновского излучения за этим участком среды — двойную звёздную систему под названием GX 340+0, расположенную на расстоянии более 35 000 световых лет в южном созвездии Скорпиона.
Используя прибор Resolve на XRISM, учёные смогли измерить энергию рентгеновских лучей GX 340+0 и определили, что сера присутствует не только в виде газа, но и в виде твёрдого вещества, возможно, в смеси с железом.
«Химия в таких средах, как межзвёздная среда, сильно отличается от всего, что мы можем делать на Земле, но мы смоделировали серу в сочетании с железом, и, похоже, это соответствует тому, что мы видим с помощью XRISM», — сказала соавтор Элиза Костантини, старший астроном Организации космических исследований Нидерландов и Амстердамского университета.
Соединения железа и серы часто встречаются в метеоритах, поэтому учёные давно предполагали, что они могут быть одним из способов, с помощью которого сера затвердевает в молекулярных облаках и путешествует по Вселенной. В своей статье Корралес и её команда предлагают несколько соединений, которые могли бы соответствовать наблюдениям XRISM — пирротин, троилит и пирит, который иногда называют «золотом дураков».
Исследователи также смогли использовать измерения, полученные со второго рентгеновского двойного объекта под названием 4U 1630-472, что помогло подтвердить их выводы.
«Космическая рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра» ранее изучала серу, но измерения XRISM являются наиболее подробными», — сказал Брайан Уильямс, учёный проекта XRISM в Центре космических полётов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
«Поскольку GX 340+0 находится на другом конце галактики от нас, рентгеновские наблюдения XRISM являются уникальным инструментом для изучения серы на большом участке Млечного Пути. Нам ещё многое предстоит узнать о галактике, которую мы называем домом», — добавил он.
XRISM возглавляет JAXA (Японское агентство аэрокосмических исследований) в сотрудничестве с NASA, а также при участии ESA (Европейское космическое агентство). NASA и JAXA разработали Resolve, микрокалориметрический спектрометр миссии.