Астрономы выяснили, что причиной космического аномального микроволнового излучения могут быть быстро вращающиеся частицы наноалмазов, образующихся в областях звездообразования и протопланетных дисках. К такому выводу ученые пришли во время наблюдений за тремя протопланетными дисками, окружающие молодые звезды и могущие содержать подобные частицы. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Аномальное микроволновое излучение (Anomalous Microwave Emission, AME) было открыто случайно, в конце 20 века, во время наблюдений за космическим микроволновым фоном. Оно регистрируется в диапазоне частот 10–60 гигагерц в различных областях Млечного Пути, и является помехой, которую необходимо учитывать при построении карты реликтового излучения неба. Долгое время механизм генерации такого излучения не был достоверно установлен, предполагается, что за него ответственны быстро вращающиеся частицы нанометровых размеров, генерирующие электрическое дипольное излучение. Наиболее вероятным источником этого до сих пор считался класс органических молекул, известных как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые широко распространены в межзвездной среде и регистрируются по слабому инфракрасному излучению. Однако последние работы не показывают корреляции между ПАУ и аномальным микроволновым излучением.

Схематичное изображение одной из целей наблюдений — молодой звезды MWC 297, окруженной протопланетным диском. ESO

В новой работе группа астрономов во главе с Джейн Гривз (Jane Greaves) из Кардиффского университета сообщает о результатах наблюдений за 14 возможными источниками аномального микроволнового излучения — молодыми звездами Хербига А-типа и звездами типа Т Тельца, окруженными протопланетными дисками. Наблюдения велись при помощи систем радиотелескопов ATCA (Australia Telescope Compact Array), GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope) и AMI (Arcminute Microkelvin Imager). В трех системах (V892 Tau, HD 97048 и MWC 297) было достоверно зарегистрировано аномальное микроволновое излучение. При этом эти же системы по ранее полученным данным инфракрасных наблюдений содержат частицы гидрогенизированных наноалмазов (содержащие функциональные группы типа C-H, CH₂ или CH₃ на поверхности зерен). Такие частицы могут образовываться в условиях высоких давлений, ударных волн или конденсации из паровой фазы во внутренних и внешних частях газопылевых дисков, окружающих звезды, или в областях звездообразования. В случае трех вышеописанных систем ученые смогли рассчитать размер частиц наноалмазов, содержащихся в них — от 0,74 до 1,05 нанометров.

Профиль потока аномального микроволного излучения из системы V892 Tau и смоделированные распределения размеров и отношения наноалмазы/углерод в системе. J.S.Greaves et al./Nature (2018)

Результаты наблюдений и модели, построенные на их основе, говорят о том, что наноалмазы могут образовываться в достаточном количестве в дисках вокруг молодых и достаточно ярких звезд и могут отвечать за обнаруживаемое там аномальное микроволновое излучение, которое гипотеза, связанная с ПАУ, плохо объясняет. Кроме того исследования помогут построить более точные модели галактического микроволнового излучения, которое необходимо учитывать при изучении реликтового излучения.

Автор: Александр Войтюк