Det finns bara sex av dem: radon, helium, neon, krypton, xenon och de första molekylerna som upptäcktes i rymden – argon. De är alla luktfria, färglösa, monoatomiska gaser med mycket låg kemisk reaktivitet. Så var gjorde ett team av astronomer som använde ESA:s Herschel Space Observatory sin ganska ovanliga upptäckt? Prova Messier 1... 'Krabba'-nebulosan!
I en studie ledd av professor Mike Barlow (UCL Institutionen för fysik och astronomi) gjorde ett UCL-forskarlag mätningar av kalla gas- och dammregioner av denna berömda supernovarest i infrarött ljus när de snubblade över den kemiska signaturen hos argonvätejoner. Genom att observera i längre våglängder av ljus än vad som kan upptäckas av det mänskliga ögat, gav forskarna tilltro till nuvarande teorier om hur argon förekommer naturligt.
'Vi gjorde en undersökning av dammet i flera ljusa supernovarester med Herschel, en av dem var krabbanebulosan. Att upptäcka argonhydridjoner här var oväntat eftersom du inte förväntar dig att en atom som argon, en ädelgas, ska bilda molekyler, och du skulle inte förvänta dig att hitta dem i den hårda miljön av en supernovarest, säger Barlow.
När det kommer till en stjärna är de varma och tänder det synliga spektrumet. Kalla föremål som nebulosdamm ses bättre i infrarött, men det finns bara ett problem - jordens atmosfär stör detekteringen av den änden av det elektromagnetiska spektrumet. Även om vi kan se nebulosor i synligt ljus, är det som visar produkten av heta, exciterade gaser, inte de kalla och dammiga områdena. Dessa osynliga regioner är specialiteten för Herschels SPIRE-instrument. De kartlägger dammet i fjärrinfrarött med sina spektroskopiska observationer. I det här fallet blev forskarna något förvånade när de hittade några mycket ovanliga uppgifter som krävde tid för att helt förstå.
'Att titta på infraröda spektra är användbart eftersom det ger oss signaturer för molekyler, i synnerhet deras rotationssignaturer,' sa Barlow. 'Där du till exempel har två atomer sammanfogade, roterar de runt sin delade massacentrum. Hastigheten med vilken de kan snurra kommer ut vid mycket specifika, kvantiserade frekvenser, som vi kan upptäcka i form av infrarött ljus med vårt teleskop.'
Enligt pressmeddelandet kan element existera i olika former som kallas isotoper. Dessa har olika antal neutroner i atomkärnorna. När det gäller egenskaper kan isotoper vara något lika varandra, men de har olika massor. På grund av detta är rotationshastigheten beroende av vilka isotoper som finns i en molekyl. 'Ljuset som kom från vissa regioner av krabbnebulosan visade extremt starka och oförklarliga toppar i intensitet runt 618 gigahertz och 1235 GHz.' Genom att jämföra data om kända egenskaper hos olika molekyler, kom forskarteamet till slutsatsen att mysteriets utsläpp var produkten av att molekylära joner av argonhydrid snurrade. Dessutom kan det vara isolerat. Den enda argon-isotop som kunde snurra så var argon-36! Det verkar som om energin som frigjordes från den centrala neutronstjärnan i krabbanebulosan joniserade argon, som sedan kombinerades med vätemolekyler för att bilda molekyljonen ArH+.
Professor Bruce Swinyard (UCL Institutionen för fysik och astronomi och Rutherford Appleton Laboratory), en medlem av teamet, tillade: 'Vår upptäckt var oväntad på ett annat sätt - för normalt när du hittar en ny molekyl i rymden är dess signatur svag och du måste jobba hårt för att hitta det. I det här fallet hoppade det bara ur vårt spektra.'
Är denna instans av argon-36 i en supernovarest naturlig? Det kan du ge dig på. Även om upptäckten var den första i sitt slag är det utan tvekan sista gången den kommer att upptäckas. Nu kan astronomer befästa sina teorier om hur argon bildas. Aktuella förutsägelser tillåter att argon-36 och ingen argon-40 också är en del av supernovastrukturen. Men här på jorden är argon-40 en dominerande isotop, en som skapas genom radioaktivt sönderfall av kalium i bergarter.
Ädelgasforskning kommer att fortsätta att vara i fokus för forskare vid UCL. Som en fantastisk slump upptäcktes argon, tillsammans med andra ädelgaser, vid UCL av William Ramsay i slutet av 1800-talet! Jag undrar vad han skulle ha trott om han visste hur långt dessa upptäckter skulle ta oss?
Ursprunglig berättelse Källa: University College London (UCL) pressmeddelande