Astronomen vinden een nieuwe emissielijn om waterstof in het heelal op te sporen

De Orion Bar
De Orion bar. Orion Bar. Credit: Weilbacher et al.

Moleculair waterstof (H2) is in sterrenstelsels verantwoordelijk voor 99% van het koude dichte gas. Als je nieuw ontstane sterren in kaart brengt dan betekent dit dat je waterstof aan het meten bent maar dit waterstof heeft bij lage temperaturen geen sterke karakteristieke emissielijn. Astronomen van SRON in Nederland en de universiteit van Groningen hebben nu een emissielijn van het traceermolecuul waterstoffluoride (HF) in kaart gebracht op een plaats waar het standaard traceermolecuul koolstofmonoxide (CO) niet aanwezig is. Ze zijn de eersten die een kaart voor HF hebben opgesteld door een gebied in de ruimte waarmee indirect H2 in kaart is gebracht. Het onderzoek is onlangs verschenen in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

In alle sterrenstelsels ontstaan en sterven sterren. En hoewel leven op Aarde is gebaseerd op een grote verzameling van elementen en moleculen is het koude compacte gas waar sterren uit ontstaan behoorlijk monotoon want het bestaat voor 99% uit moleculair waterstof (H2). Dus als je de gebieden waar sterren ontstaan in kaart brengt dan moet je H2 kunnen detecteren. Helaas is dit molecuul lastig te vinden en dat komt omdat er bij lage temperatuur geen sterke kenmerkende emissielijn beschikbaar is. Met atomair waterstof (H) ligt dat anders, dat straalt op de 21 cm lijn een niet te missen radiosignaal uit. Astronomen van SRON en de universiteit van Groningen hebben nu een nieuwe manier ontdekt om indirect H2 te meten door middel van waterstoffluoride (HF) en dit te linken aan het voorkomen van H2.

Deze nieuwe methode komt van pas als andere methodes niet werken zoals bijvoorbeeld in de Orion Bar. Dit is een gebied tussen de trapeziumsterren van Orion en de Orion Moleculaire Wolk. In deze gebieden komt geïoniseerd koolstof voor en dat betekent dat koolstofmonoxide (CO) dat meestal wel een betrouwbaar traceermolecuul is om H2 te vinden, niet als gebruikt kan worden. Floris van der Tak (SRON/RUG) en zijn team waren verrast toen ze in data van de Herschel telescoop een karakteristiek HF-signaal vonden dat afkomstig was uit de Orion Bar. Astronomen hebben voorheen alleen waterstoffluoride gevonden in de vorm van een silhouet: waterstoffluoride dat andere straling absorbeert. HF en H2 kunnen aan elkaar worden gekoppeld want HF ontstaat uit de chemische reactie tussen H2 en atomair fluor (F) tot HF en atomair waterstof (H). Zonder H2 kan er geen HF zijn.

Het team, onder leiding van SRON-promovendus Ümit Kavak gebruikte hun kaart van HF om enkele mechanismes te onderzoeken waardoor het zijn signaal kan uitzenden. Het belangrijkste mechanisme blijkt botsingen van HF moleculen met elektronen en moleculair waterstof te zijn. Door de botsingen worden HF moleculen aangeslagen naar een hogere energie en als ze terugvallen naar hun grondtoestand zenden ze infrarode straling uit op de karakteristieke golflengte van 1,2 THz.

Artikel: U. Kavak et al. Origin of hydrogen fluoride emission in the Orion Bar. An excellent tracer for CO-dark H2 gas clouds, Astronomy & Astrophysics (2019).

Eerste publicatie: 11 november 2019
Bron: SRON




%d bloggers liken dit: