Источник фото: Universe Today
Астрономы из Университета штата Огайо предложили использовать марганец в качестве своеобразного космического хронометра. Новый подход может помочь точнее определять возраст объектов ранней Вселенной и прослеживать развитие галактик. Результаты работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Исследователей интересует не металлический марганец, а его ионизированная газообразная форма, обозначаемая как [Mn III]. Этот элемент встречается примерно в сто раз реже железа и обычно плохо заметен при спектральных наблюдениях с Земли. Его яркие линии находятся преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне, поэтому марганец редко применяли для изучения остатков сверхновых и областей ионизированного водорода.
Марганец образуется при взрывах сверхновых двух типов, создающих тяжёлые элементы. Сверхновые типа II возникают после гибели массивных звёзд, живущих лишь несколько миллионов лет. Взрывы типа Ia происходят спустя миллиарды лет после смерти более устойчивых звёзд, при этом именно они значительно быстрее производят марганец.
Со временем соотношение марганца и железа во Вселенной увеличивается. Измеряя этот показатель в далёких объектах, учёные смогут оценивать историю звездообразования и эволюции галактик. Для этого необходимо уверенно распознавать слабые спектральные признаки ионизированного марганца.
Авторы исследования рассчитали 1421 энергетический уровень марганца и сопоставили результаты с атомными базами Национального института стандартов и технологий США. Также они смоделировали 703 варианта столкновений электронов с атомами марганца и возникающее при этом излучение. Полученный набор данных показывает, какие сигналы астрономам следует искать при наблюдениях ранней Вселенной.
Часть выявленных спектральных линий относится к инфракрасному и ближнему инфракрасному диапазонам, которые способен фиксировать космический телескоп «Джеймс Уэбб». Данные о марганце можно будет сопоставлять с другими методами определения возраста космических структур. Это позволит дополнительно проверять оценки возраста объектов, расположенных на больших расстояниях от Земли.