HIFI rileva le molecole della vita in orione [ita-eng]

Posted on marzo 4, 2010

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L’eccezionale strumento HIFI, un rilevatore del lontano infrarosso montato su Herschel, ha rilevato nelle aree di formazione stellare di Orione, la presenza delle molecole base per la vita.
Diversi istituti tedeschi hanno contribuito a fornire le parti essenziali dello strumento HIFI: a bordo di Herschel: l’Universität zu Kölkn, il Max-Planck-Institut für Radioastronmie di Bonn, e il Sonnensystemforschung di Lindau.
Le caratteristiche che colpiscono nello spettro ripreso da HIFI comprendono un ricco e denso modello di “picchi”, ognuno dei quali rappresenta l’emissione di luce da una molecola specifica nella Nebulosa di Orione. Questa nebulosa è conosciuta per essere una delle più prolifiche fabbriche chimiche nello spazio, sebbene l’ampiezza della sua chimica e la meccanica di formazione delle molecole non siano ancora ben comprese. Dall’analisi dello spettro, gli astronomi hanno individuato chiaramente alcune molecole e l’individuazione delle linee di emissione molte altre è attualmente in corso.
Dalle linee di assorbimento esaminate, gli astronomi  hanno trovato  i precursori diretti per la formazione delle molecole della vita. Tra le molecole identificate in questo spettro vi sono infatti: l’acqua, il monossido di carbonio, il formaldeide, il metanolo, l’etere dimetile, il cianuro di idrogeno, l’ossido di zolfo, il biossido di zolfo e loro analoghi isotopi. Si prevede che nuove molecole organiche saranno presto identificate.
“Le analisi fornite da HIFI, e le successive, forniranno un vero tesoro virtuale di informazioni riguardo a come si formano le molecole organiche in una regione di formazione stellare. “Fornirà una profonda conoscenza chimica dello spazio, una volta che saranno disponibili pienamente le indagini spettrali” ha dichiarato Edwin Bergin della University of Michigan, ricercatore principale della HEXOS Key Programma Herschel.
Alta risoluzione senza precedenti
Hi-Fi è stato progettato per fornire gli spettri ad altissima risoluzione e aprire una nuova gamme di lunghezza d’onda per le indagini, che sono inaccessibili ai telescopi terrestri. “E ‘sorprendente vedere come funziona bene HIFI”, ha detto Frank Helmich, ricercatore principale HIFI del SRON Netherlands Institute for Space Research. “Abbiamo ottenuto questo spettro in poche ore e già batte qualsiasi altro, in qualsiasi lunghezza d’onda, in precedenza ripreso da Orione. Gli elementi organici sono ovunque in questo spettro, anche ai livelli più bassi.. Per lo sviluppo di HIFI ci sono voluti otto anni, ma ne è valsa davvero la pena aspettare tutto questo tempo”.
L’identificazione delle molte caratteristiche spettrali visibili nello spettro di Orione con le transizioni di particolari specie molecolari, richiede sofisticati strumenti come il database Colgone di Spettroscopia Molecolare (CDMS), che raccoglie i dati di laboratorio di diverse centinaia di specie molecolari e precise linee di previsioni. “L’alta risoluzione spettrale di HIFI mostra una varietà ampia di specie molecolari che sono presenti, nonostante l’ambiente sia ostile nei vivai stellari e nelle aree di formazione dei pianeti”, ha dichiarato Jürgen Stutzki, co-investigatore della Universität zu Köln.
Progetto ESA Herschel
Herschel è una delle missioni fondamentali per ESA, un osservatorio spaziale con strumenti scientifici forniti dai consorzi europei e importanti contributi dalla NASA. Uno dei tre strumenti a bordo di Herschel è HIFI, (Heterodyne Instrument for the Far-Infrared), uno spettronomo ad alta risoluzione  ultra sensibile progettato e costruito da un consorzio finanziato a livello nazionale guidato dal SRON.
Il consorzio comprende partner provenienti da 25 istituti e 13 diverse nazioni. Gli istituti tedeschi hanno fornito gli elementi chiave per HIFI: l’oscillatore locale, costruito alla für Radioastronomie MPI di Bonn, i superconduttori rivelatori con sensibilità vicino al limite fondamentale quantistico, costruito alla Universität zu Köln. HIFI utilizza la tecnica classica di radio frequenza di un mix di eterodina in un regime di alta frequenza, vale a dire nella gamma spettrale del lontano infrarosso. Un altro elemento essenziale, l’Acousto Optical Spectrometer (AOS), è stato sviluppato in collaborazione tra l’Universität zu Köln e il Max Planck Institut für Sonnensystemforschung, Lindau.
adattamento a cura di Arthur McPaul 
 English

Precursors of Life-Enabling Organic Molecules in Orion Nebula Unveiled by Herschel Space Observatory

ESA’s Herschel Space Observatory has revealed the chemical fingerprints of potential life-enabling organic molecules in the Orion Nebula, a nearby stellar nursery in our Milky Way galaxy. This detailed spectrum — obtained with the Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI), one of Herschel’s three innovative instruments — demonstrates the gold mine of information that Herschel-HIFI will provide on how organic molecules form in space.

Several German Institutes contributed essential parts to the HIFI instrument: the Universität zu Kölkn and the Max-Planck-Institute für Radioastronmie, Bonn, und für Sonnensystemforschung, Lindau.
Striking features in the HIFI spectrum include a rich, dense pattern of “spikes,” each representing the emission of light from a specific molecule in the Orion Nebula. This nebula is known to be one of the most prolific chemical factories in space, although the full extent of its chemistry and the pathways for molecule formation are not well understood. By sifting through the pattern of spikes in this spectrum, astronomers have identified a few common molecules that appear everywhere in the spectrum. The identification of the many other emission lines is currently ongoing.

By clearly identifying the lines associated with the more common molecules, astronomers can then begin to tease out the signature of particularly interesting molecules that are the direct precursors to life-enabling molecules. A characteristic feature of the Orion spectrum is the spectral richness: among the molecules that can be identified in this spectrum are water, carbon monoxide, formaldehyde, methanol, dimethyl ether, hydrogen cyanide, sulphur oxide, sulphur dioxide and their isotope analogues. It is expected that new organic molecules will also be identified.

“This HIFI spectrum, and the many more to come, will provide a virtual treasure trove of information regarding the overall chemical inventory and on how organics form in a region of active star formation. It harbours the promise of a deep understanding of the chemistry of space once we have the full spectral surveys available,” said Edwin Bergin of the University of Michigan, principal investigator of the HEXOS Key Programme on Herschel.

Unprecedented high resolution
HIFI was designed to provide extremely high-resolution spectra and to open new wavelength ranges for investigation, which are inaccessible to ground-based telescopes. “It is astonishing to see how well HIFI works,” said Frank Helmich, HIFI principal investigator of SRON Netherlands Institute for Space Research. “We obtained this spectrum in a few hours and it already beats any other spectrum, at any other wavelength, ever taken of Orion. Organics are everywhere in this spectrum, even at the lowest levels, which hints at the fidelity of HIFI. The development of HIFI took eight years but it was really worth waiting for.”

Identification of the many spectral features visible in the Orion spectrum with transitions of particular molecular species requires sophisticated tools such as the Colgone Database of Molecular Spectroscopy (CDMS), which collect the laboratory data of several hundred moelcular species and precise line predictions. “The high spectral resolution of HIFI shows the breath-taking rechness of molecular species, which are present, despite of the hostile environment, in the stellar nurseries and sites for planet formation,” says Jürgen Stutzki, HIFI-co-principle investigator at the Universität zu Köln.

ESA project Herschel
Herschel is one of ESAs cornerstone missions, a space observatory with science instruments provided by European-led Principal Investigator consortia, with important contributions from NASA on the US side. One of the three instruments on board Herschel is HIFI, the Heterodyne Instrument for the Far-Infrared, an ultra-sensitive, high resolution spectrometer designed and built by a nationally-funded consortium led by SRON Netherlands Institute for Space Research.

The consortium includes partners from 25 institutes and 13 different nations. German institutes have provided key components for HIFI: the local oscillator, built at the MPI für Radioastronomie, Bonn, superconducting detectors with sensitivity close to the fundamental quantum limit, built at the Universität zu Köln. HIFI carries the classical radio frequency technique of heterodyne-mixing into a for orders of magnitude higher fequency regime, namely the Far-Infrared spectral range. A further essential component, the Acousto Optical Spectrometer (AOS), was developed in collaboration between the Universität zu Köln and the Max Planck Institut für Sonnensystemforschung, Lindau.

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