Durante décadas, los astrónomos han desconcertado la fuente exacta de un tipo peculiar de luz tenue de microondas que emana de varias regiones de la Vía Láctea. Conocida como emisión anómala de microondas AME, esta luz proviene de la energía liberada por nanopartículas que giran rápidamente- pedazos de materia tan pequeños que desafían la detección por microscopios comunes el período en una página impresa promedio es de aproximadamente 500,000 nanómetros de ancho.
"Aunque sabemos que algún tipo de partícula es responsable de esta luz de microondas, su fuente precisa ha sido un enigma desde que se detectó por primera vez hace casi 20 años", dijo Jane Greaves, astrónoma de la Universidad de Cardiff en Gales y autora principalen un papel anunciando este resultado en Astronomía de la naturaleza .
Hasta ahora, se pensaba que el culpable más probable de esta emisión de microondas era una clase de moléculas orgánicas conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos HAP: moléculas basadas en carbono que se encuentran en todo el espacio interestelar y reconocidas por el infrarrojo distinto pero débil IR luz que emiten. Los nanodiamantes, particularmente los nanodiamantes hidrogenados, aquellos que se erizan con moléculas que contienen hidrógeno en sus superficies, también emiten naturalmente en la porción infrarroja del espectro, pero a una longitud de onda diferente.
Una serie de observaciones con el Green Bank Telescope GBT de la National Science Foundation en West Virginia y el Australia Telescope Compact Array ATCA se ha centrado, por primera vez, en tres fuentes claras de luz AME, el protoplanetariodiscos que rodean a las estrellas jóvenes conocidas como V892 Tau, HD 97048 y MWC 297. El GBT observó V892 Tau y el ATCA observó los otros dos sistemas.
"Esta es la primera detección clara de emisiones anómalas de microondas provenientes de discos protoplanetarios", dijo David Frayer, coautor del periódico y astrónomo del Observatorio del Banco Verde.
Los astrónomos también señalan que la luz infrarroja proveniente de estos sistemas coincide con la firma única de los nanodiamantes. Sin embargo, otros discos protoplanetarios a lo largo de la Vía Láctea tienen la firma infrarroja clara de los HAP sin mostrar signos de la luz AME.
Esto sugiere fuertemente que los HAP no son la fuente misteriosa de radiación anómala de microondas, como pensaban los astrónomos. Más bien, los nanodiamantes hidrogenados, que se forman naturalmente dentro de los discos protoplanetarios y se encuentran en meteoritos en la Tierra, son la fuente más probable de luz AME ennuestra galaxia
"En un método similar a Sherlock Holmes para eliminar todas las otras causas, podemos decir con confianza que el mejor candidato capaz de producir este brillo de microondas es la presencia de nanodiamantes alrededor de estas estrellas recién formadas", dijo Greaves. Según sus observaciones, elLos astrónomos estiman que hasta el 1-2 por ciento del carbono total en estos discos protoplanetarios se ha convertido en la formación de nanodiamantes.
La evidencia de nanodiamantes en discos protoplanetarios ha crecido en las últimas décadas. Sin embargo, esta es la primera conexión clara entre nanodiamantes y AME en cualquier entorno.
Los modelos estadísticos también apoyan firmemente la premisa de que los nanodiamantes son abundantes alrededor de las estrellas infantiles y son responsables de la emisión anómala de microondas que se encuentra allí. "Hay una posibilidad entre 10,000, o menos, de que esta conexión se deba a la posibilidad", dijo Frayer.
Para su investigación, los astrónomos utilizaron el GBT y el ATCA para examinar 14 estrellas jóvenes en la Vía Láctea en busca de indicios de emisión anómala de microondas. AME se vio claramente en 3 de las 14 estrellas, que también son las únicas 3 estrellas de las 14que muestran la firma espectral IR de nanodiamantes hidrogenados. "De hecho, estos son tan raros", señala Greaves, "ninguna otra estrella joven tiene la impresión infrarroja confirmada".
Esta detección tiene implicaciones interesantes para el estudio de la cosmología y la búsqueda de evidencia de que nuestro universo comenzó con un período de inflación. Si inmediatamente después del Big Bang, nuestro universo creció a un ritmo que superó ampliamente la velocidad de la luz, un rastrode ese período de inflación debería verse en una peculiar polarización del fondo cósmico de microondas. Aunque esta firma de polarización aún no se ha detectado de manera concluyente, el trabajo de Greaves y sus colegas ofrece alguna esperanza de que pueda serlo.
"Esta es una buena noticia para aquellos que estudian la polarización del fondo cósmico de microondas, ya que la señal de los nanodiamantes giratorios estaría débilmente polarizada en el mejor de los casos", dijo Brian Mason, astrónomo del Observatorio Nacional de Radioastronomía y coautor del artículo."Esto significa que los astrónomos ahora pueden hacer mejores modelos de la luz de microondas en primer plano de nuestra galaxia, que debe eliminarse para estudiar el resplandor distante del Big Bang".
Es probable que los nanodiamantes se formen a partir de un vapor sobrecalentado de átomos de carbono en regiones de formación de estrellas altamente energizadas. Esto no es diferente a los métodos industriales para crear nanodiamantes en la Tierra
En astronomía, los nanodiamantes son especiales porque su estructura produce lo que se conoce como un "momento dipolar", una disposición de átomos que les permite emitir radiación electromagnética cuando giran. Debido a que estas partículas son tan pequeñas, más pequeñas de lo normalpartículas de polvo en un disco protoplanetario: pueden girar excepcionalmente rápido, emitiendo radiación en el rango de microondas en lugar del rango de longitud de onda del medidor, donde la radiación galáctica e intergaláctica probablemente lo ahogaría.
"Esta es una resolución fría e inesperada para el rompecabezas de la radiación anómala de microondas", concluyó Greaves. "Es aún más interesante que se haya obtenido al mirar discos protoplanetarios, arrojando luz sobre las características químicas de los primeros sistemas solares, incluido nuestropropio."
"Es un resultado emocionante", concluyó la coautora Anna Scaife de la Universidad de Manchester. "No es frecuente que te encuentres poniendo nuevas palabras a canciones famosas, pero 'AME in the Sky with Diamonds' parece una forma reflexiva de resumir nuestroinvestigación."
Los futuros instrumentos de onda centimétrica, como los receptores de Banda 1 planeados en ALMA y la matriz muy grande de próxima generación, podrán estudiar este fenómeno con mucho más detalle. Ahora que hay un modelo físico y, por primera vez,Una firma espectral clara, los astrónomos esperan que nuestra comprensión mejore rápidamente.
Green Bank Observatory es una instalación de la National Science Foundation y es operado por Associated Universities, Inc.
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Materiales proporcionado por Observatorio del Banco Verde . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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