Uma equipe de pesquisa do Observatório Astronômico de Xangai (SHAO) da Academia Chinesa de Ciências concluiu recentemente uma pesquisa de varredura de linha de banda Q profunda da Nebulosa Orion Kleinmann-Low (Orion KL) usando o radiotelescópio Tianma 65-m (TMRT) , alcançando a cobertura de frequência mais ampla (35-50 GHz) e os espectros de sensibilidade mais alta (~mK) até agora.
No total, cerca de 600 linhas de emissão foram detectadas, incluindo 177 linhas de recombinação de rádio (RRL) e 371 transições de linha molecular de 53 espécies moleculares, entre as quais 21 espécies foram detectadas firmemente pela primeira vez na banda Q. Esta pesquisa destaca a capacidade do TMRT de procurar linhas fracas dentro de espectros de banda larga extremamente grandes.
O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal Supplement Series.
As moléculas orgânicas do complexo interestelar desempenham um papel importante na origem da vida. Um levantamento de varredura de linha de banda larga de regiões típicas de formação de estrelas é um dos melhores métodos para entender suas propriedades físicas e químicas e estudar a origem de moléculas orgânicas complexas, especialmente as prebióticas.
Orion KL é a região de formação estelar de alta massa mais próxima da Terra, a uma distância de cerca de 1.300 anos-luz. É um complexo molecular interagindo com uma região HII em expansão (M42), e consiste em vários componentes de gás com várias temperaturas, incluindo um componente de gás de ambiente frio (<50 K), uma crista quente e compacta (~100 K), uma núcleo molecular (~200 K) e um platô altamente chocado (>500 K).
Esses componentes do gás têm diversas propriedades químicas e contribuem com inúmeras linhas de emissão em uma ampla faixa de comprimentos de onda, muitos dos quais são os mais brilhantes no céu. Assim, o Orion KL é muito adequado para um levantamento de varredura de linha de banda larga. No entanto, pesquisas de linha anteriores de Orion KL foram realizadas principalmente em bandas de curto milímetro, submilimétrico ou infravermelho distante. Pesquisas de linha em bandas de baixa frequência como a banda Q (35-50 GHz) são muito raras.
De fato, a banda Q tem vantagens insubstituíveis na busca de RRLs de alto Δn, novas transições moleculares e até novas moléculas.
A TMRT está localizada nos subúrbios ocidentais de Xangai, na China. Atualmente, é o maior radiotelescópio totalmente orientável da Ásia. Receptores da banda L a Q estão disponíveis, cobrindo uma faixa de frequência completa de 1 a 50 GHz. O receptor de banda Q desenvolvido pela equipe do Dr. Zhong Weiye da SHAO fornece a cobertura de frequência mais alta no TMRT.
“O TMRT é muito adequado para pesquisas de linha de banda larga. A pesquisa de linha de banda Q TMRT da Orion KL detectou uma quantidade enorme de linhas de emissão, e dois terços delas não foram detectadas em pesquisas de linha anteriores”, disse Liu Xunchuan, primeiro autor do estudo.
Quando um elétron é capturado por um íon, ele continuará a pular para baixo e gerar uma série de linhas de emissão. Essas linhas de emissão são chamadas de RRLs se aparecerem no regime de rádio. No levantamento da linha TMRT, foram detectados RRLs de alto Δn, como H135π e C81γ. Esses RRLs têm o Δn mais alto detectado na banda Q.
Além disso, a pesquisa detectou (15, 15) e (16, 16) linhas de NH3. É a primeira vez que se detectam linhas de emissão de NH3 com energias de estado superior superiores a 2000 K em um levantamento de Orion KL, indicando a existência de um componente de gás extremamente quente na região de Orion KL.
Muitas moléculas orgânicas complexas, como NH2CHO, CH3OCHO, C2H5CN, CH3OCH3, CH3CH2OH e CH3COCH3, também foram detectadas. Essas moléculas orgânicas complexas são a base de moléculas prebióticas mais complexas.
Além disso, os pesquisadores identificaram as linhas de emissão de estados vibracionalmente excitados de cianeto de etila (C2H5CN v13/v21) na banda Q. Esta é a primeira vez para detectar e identificar a emissão da banda Q de C2H5CN v13/v21 do meio interestelar.
As moléculas orgânicas complexas detectadas podem ser atribuídas a diferentes componentes de gás do Orion KL comparando suas larguras de linha e velocidades centrais. Espécies contendo aldeídos e espécies com elementos de enxofre e oxigênio tendem a ter componentes espectrais originários do planalto, o que suporta um possível aumento da abundância dessas espécies por choques.
“Esta pesquisa atinge uma sensibilidade de linha sem precedentes que demonstra o enorme potencial da TMRT em estudos de astroquímica”, disse Liu Tie, pesquisador da SHAO e co-autor correspondente do estudo.
“Esta pesquisa de linha profunda de banda Q fornece excelente orientação para pesquisas de varredura de linha semelhantes na banda Q de outros alvos”, acrescentou o Prof. Qin Shengli da Universidade de Yunnan e co-autor do estudo.
No futuro, a equipe de pesquisa realizará uma pesquisa de linha mais profunda do Orion KL, com o objetivo de alcançar uma sensibilidade melhor do que mK e estender a cobertura de frequência para toda a banda Q/Ka (26-50 GHz). Além disso, a equipe de pesquisa também planeja realizar pesquisas de linha na banda Q/Ka de uma amostra muito maior de fontes ricas em moléculas orgânicas complexas usando TMRT.
“As pesquisas de acompanhamento construirão uma galeria sem precedentes de espectros de banda Q/Ka de fontes típicas ricas em moléculas orgânicas complexas e ajudarão a identificar novas moléculas orgânicas complexas, especialmente as espécies prebióticas”, disse Shen Zhiqiang, diretor da SHAO e um co-autor correspondente do estudo.
Publicado em 11/11/2022 10h49
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