JWST впервые обнаружил запрещённые вращательные линии H3+ в ударной волне HH 168
JWST/MIRI зарегистрировал 26 линий чисто вращательного спектра H3+ в направлении HH 168, не наблюдавшегося ни в лаборатории, ни в космосе. Линии — новый зонд ионизации в ударном газе.
Группа астрономов с помощью прибора MIRI космического телескопа «Джеймс Уэбб» обнаружила чисто вращательный спектр иона H3+ в направлении объекта Хербига — Аро HH 168 в Cepheus A West, говорится в статье на arXiv (Cornell University) arxiv.org
arXiv (Cornell University)arxiv.orgОткрыть источник ↗. В одном или обоих из двух наблюдавшихся полей выше 5 σ детектируются 26 линий. Сильнейшая из них — переход (J,K) = (5,0) → (4,3) на длине волны 16,325 мкм. Работу возглавил Дэвид Нюфельд из Университета Джонса Хопкинса.
Почему этого спектра не было
H3+ — основа межзвёздной ион-молекулярной химии. Его колебательные переходы давно наблюдают в поглощении вдоль многих межзвёздных лучей зрения и в излучении верхних атмосфер планет-гигантов. Чисто вращательный спектр, напротив, состоит только из «запрещённых» переходов, ставших возможными благодаря центробежному искажению. Его не наблюдали ни в лаборатории, ни в каком-либо астрономическом источнике.
Ион представляет собой равносторонний треугольник из трёх ядер водорода и не имеет постоянного дипольного момента. В 1986 году Фу-Ших Пан и Такеси Ока из Чикагского университета рассчитали, что вращение слегка искажает эту форму и создаёт крошечный диполь, допускающий очень слабое излучение. HH 168 — область, где струи молодой звезды создают ударные волны в окружающем молекулярном газе и нагревают его.
Что показывают линии
Линии H3+ имеют ту же скорость и пространственное распределение, что и горячий ударный H2, а не ионизованный газ arxiv.org
arXiv (Cornell University)arxiv.orgОткрыть источник ↗. Вращательная диаграмма даёт вращательную температуру около 730 K. Однако заселённости уровней не тепловые и лучше всего объясняются субтепловым возбуждением в газе с температурой выше 2000 K.
Авторы сравнили данные с моделями ударных волн, распространяющихся в слабо облучённом молекулярном газе. При ограничении по вращательным линиям H2 диссоциативная ударная волна J-типа предсказывает излучение H3+ в пределах множителя около 1,5 от наблюдаемого. Недиссоциативная ударная волна C-типа лучше описывает линии H2, но занижает излучение H3+ в 5–6 раз. Авторы отмечают, что возбуждение H3+ энергичными столкновениями изучено плохо.
Архивные данные MIRI показывают тот же запрещённый вращательный спектр H3+ в головной ударной волне HH 211. По мнению авторов, линии H3+ служат новым зондом ионизации в ударном молекулярном газе.
