14.03.2013

Могут ли молекулы водорода образовываться там, где это невозможно?

Водород — самое распространённое вещество во Вселенной. Но лишь ничтожно малая его часть существует в виде молекул — в том виде, который в основном и встречается на Земле. Причина в следующем: звёзды, содержащие бoльшую часть водорода, слишком горячи, чтобы устойчивые молекулы могли сформироваться в принципе. Их температуры даже на поверхности достигают тысяч градусов.

Но неужели все эти знания остались в прошлом? Сы И Сюй (Siyi Xu), выпускница Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), считает, что о них можно забыть. Используя спектрограф высокого разрешения космического телескопа «Хаббл», она исследовала ультрафиолетовый спектр шести белых карликов. «Две звезды были очень необычными, — рассказывает она. — Получив данные, мы спросили себя: "Что это за линии?" Группа была полностью дезориентирована». Шесть месяцев ушло на поиски ответа. Сначала все предположили, что «Хаббл» сбоит. Однако «сбоил» он устойчиво на одних и тех же звёздах, а на других молекулярного водорода не показывал. Как известно, систематическая ошибка часто бывает открытием.

Хуже было, когда исследовательница решила, для контраста, взглянуть тем же инструментом на Солнце. После завершения анализа г-жа Сюй сказала что-то вроде «Точно? Молекулярный водород? При такой высокой температуре?» Дело в том, что обнаруженные на Солнце линии совпадали с характерными линиями двух «особо странных» белых карликов.

Вернёмся к последним: G 29-38, что в созвездии Рыбы, и GD 133 из созвездия Льва имеют температуру поверхности 11 820 K и 12 120 K, то есть вдвое больше, чем у Солнца. Потом выяснилось, что следы молекулярного водорода есть и на белом карлике GD 31, поверхность которого ещё горячее — 13 700 K! Как же так, ведь водород при такой температуре должен диссоциировать...

До этого открытия молекулярный водород регистрировался только на Солнце, где за него «отвечали» солнечные пятна, значительно более холодные, чем остальные регионы поверхности. Однако, как полагают астрономы, на белых карликах, где гравитация немыслимо мощнее, чем на Солнце, она может дать толчок к образованию молекул водорода даже при сверхвысоких температурах. По подсчётам исследователей, в среднем, исходя из спектральных линий, на наблюдавшихся ими белых карликах на 100 000 атомов водорода приходилась одна молекула водорода. С другой стороны, это, что называется, лишь ничем особо не подкреплённая догадка. Осуществимость же гравитационного сценария образования молекул нуждается в тщательной проверке.

Учёные надеются, что среди этого молекулярного водорода они смогут найти следы дейтерия в других звёздных системах. Дело в том, что в земной океанской воде дейтерия примерно в 10 раз больше, чем в облаках межзвёздного газа, из которых теоретически образовалась наша Солнечная система. Разумеется, очень интересно, так ли обстоят дела и с белыми карликами, на которые дейтерий может попасть с астероидами из диска окружающих обломков.

Одно смущает: опубликовать работу (препринт которой уже доступен) в Astrophysical Journal Letters исследователи намерены 1 апреля 2013 года.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.

Александр Березин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА