Kulstofemission fra stjernedannende skyer

Kulstofatomet kan let ioniseres, lettere end brintatomer for eksempel. I stjernedannende områder, hvor massive unge stjerner udsender ultraviolet lys, der er i stand til at ionisere atomer, alt det neutrale kulstof i nærheden bliver ioniseret. Det enkelt-ioniserede carbonatom (forkortet CII) udsender en stærk linje i det fjerne infrarøde, som både er meget intens og som følge heraf en pålidelig proxy for den ultraviolette flux fra stjernedannelsesaktivitet. I nogle ekstreme stjernedannende galakser, energien i denne ene infrarøde CII-linje alene kan være så meget som én procent af hele galaksens energibudget. Linjens ekstreme lysstyrke gør den til et meget kraftfuldt værktøj til at studere kosmisk fjerntliggende galakser i det tidlige univers, fordi det er en af ​​de nemmeste linjer at opdage og dens målte bølgelængde, forskudt af universets ekspansion, giver et præcist mål for galaksens afstand. Alt dette betyder, at astronomer arbejder hen imod en mere præcis forståelse af, hvordan og hvor kulstof ioniseres af unge stjerner. Et stort udestående puslespil er, at i nogle lysstærke stjernedannende galakser er styrken af ​​CII-emissionen så meget som hundrede eller flere gange svagere, end den er i de stærkeste tilfælde, og årsagen er ikke godt forstået.

CfA-astronomerne Howard Smith og Ian Stephens var medlemmer af et hold, der brugte SOFIAs luftbårne observatorium til at studere fjerninfrarød CII-emission i et udvalg af massive unge molekylære skyklumper i vores galakse i de tidlige stadier af stjernedannelse. Klumperne blev udvalgt fra tidligere arbejde fra holdet, der målte og karakteriserede indholdet og de fysiske egenskaber af over 1200 mørke molekylære stjernedannende klumper i galaksen. I de første SOFIA-resultater, holdet målte CII i fire af klumperne. Tre af kilderne viste lys emission, som forventet, og kombineret med de tidligere datasæt blev den spektrale information brugt til at modellere egenskaberne for den igangværende stjernedannelse. Men chokerende nok en af ​​kilderne, på trods af at den var særlig lysstærk - mere end tyve tusinde sollysstyrker - havde ingen CII-emission overhovedet.

Forskerne overvejede en række mulige scenarier, fra instrumentelle problemer til tilstedeværelsen af ​​rigelig forgrundskold CII-gas, der absorberede det udsendte lys. De spekulerer endda i, at klumpen kan være på et meget tidligere stadium af stjernedannelsen end tidligere antaget. Kun givet dette datasæt, imidlertid, de var ikke i stand til at nå frem til en endelig konklusion. De har, imidlertid, planlagt en række opfølgende observationer for at teste disse og andre muligheder. Løsningen på puslespillet vil sandsynligvis have konsekvenser for det ekstragalaktiske CII-emissionsstyrkepuslespil.