Zaprezentowano wyniki obserwacji spektrometrycznych wykonanych przez satelitę Herschel w fazie weryfikacji działania instrumentów. Spektrogramy zostały uzyskane za pomocą spektrometru Fouriera instrumentu SPIRE, spektrometru integrowanego pola instrumentu PACS, oraz za pomocą instrumentu HIFI. Obserwacje objęły galaktyki, masywne gwiazdy, rejony gwiazdotwórcze oraz jedną kometę. Spektrogramy pokazały linie wielu substancji, z których część została wykryta po raz pierwszy.
W przypadku czerwonego nadolbrzyma VY Canis Majoris (VY CMa), największej znanej gwiazdy obserwacje wykonał instrument SPIRE. Oprócz spektrogramu uzyskał też obrazy. Spektrum VY CMa okazało się nadzwyczaj bogate – odnaleziono w nim tlenek węgla i wodę, znaleziono ponad 200 cech spektralnych, a natura kilku nadal pozostaje nieznana – są one obecnie badane. Wiele linii jest związanych z wodą, co wskazuje, że gwiazdę otacza dosyć duża ilości gorącej pary wodnej. Obserwacje takie są istotne dla modeli utraty masy przez bardzo masywne gwiazdy i modelowania złożonego składu chemicznego tworzonych przez nie otoczek gazowych. Podobnie jak we wszystkich spektrogramach SPIRE, zarejestrowana emisja wzrasta w kierunku fal krótkich, co jest spowodowane promieniowaniem podczerwonym cząstek pyłu. Kształt spektrum pyłu dostarcza informacji na temat jego właściwości.
VY Canis Majoris jest położona w odległości 4900 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy, a jej promień jest oceniany na 2600 promieni Słońca. Jest jedną z najjaśniejszych znanych gwiazd – jej jasność bezwzględna jest 100,000 razy większa od jasności bezwzględnej Słońca. Jej masa jest natomiast oceniana na 30 – 40 mas Słońca. VY CMa tworzy rozległą otoczkę gazową o złożonej strukturze i składzie chemicznym. Formują się w niej różnorodne związki organiczne i nieorganiczne, a także drobiny pyłu. Wiatr gwiazdowy przemieszcza te substancje w przestrzeń międzygwiazdową, gdzie w przyszłości mogą brać udział w procesach gwiazdotwórczych. Uważa się, że większość węgla na Ziemi pochodzi ze źródeł tego typu.
SPIRE uzyskał też spektrogram galaktyki M82, najbliższej galaktyki gwiazdotwórczej, a także otrzymał obraz tej galaktyki oraz pobliskiej M81. Spektrogram pokazał silne linie emisyjne tlenku węgla (CO) oraz linie węgla atomowego i zjonizowanego azotu. Galaktyka ta jest położona w odległości 12 milionów lat świetlnych w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy. Charakterystyczny jest dla niej silny wypływ materii, wywołany wiatrami gwiazdowymi i wybuchami supernowych. Galaktyka ta wyrywa też materię z sąsiedniej M81.
Kolejne obserwacje SPIRE objęły parę galaktyk Arp 220, która jest położona w odległości 250 milionów lat świetlnych i charakteryzuje się bardzo silną aktywnością gwiazdotwórczą, wywołaną zderzeniem dwóch dużych galaktyk spiralnych. Wcześniejsze misje prowadzące obserwacje w podczerwieni wykazały, że galaktyki takie w zakresie dalekiej podczerwieni jasnością dorównują kwazarom. Dlatego też są nazywane galaktykami ultrajasnymi w podczerwieni (Ultraluminous Infrared Galaxies – ULIRGs). W przypadku Arp 220 SPIRE wykrył linie zarówno emisyjne jak i absorpcyjne tlenku węgla i wody. Obserwacje galaktyk tego typu są istotne dla zrozumienia procesów powstawania gwiazd w młodym Wszechświecie, gdy zderzenia galaktyk były bardzo częste.
W przypadku innej galaktyki ULIGR – Markarian 231 – PACS zaobserwował nie wykrytą wcześniej linię emisyjna neutralnego tlenu, znajdującego się w przestrzeni międzygwiazdowej w tej galaktyce. Stosunek jej natężenia do natężenia znacznie silniejszej linii zjonizowanego węgla jest dobrym wskaźnikiem diagnostycznym stanu ośrodka międzygwiazdowego i źródła energii galaktyk typu ULIGR.
Inne obserwacje SPIRE objęły fragment Mgławicy Oriona. Obserwowano fragment skraju mgławicy, gdzie gaz został częściowo zjonizowany przez młode, gorące gwiazdy. Spektrum po raz pierwszy pokazało gęste skupisko linii tlenku węgla, nazywane lasem CO. Może to być wykorzystane do oceny gęstości i temperatury ośrodka. Po raz pierwszy wykryto też linię emisyjną metylidyn (CH+) przy częstotliwości 835 GHz. Jest to jon będący podstawą tworzenia bardziej złożonych związków organicznych, jego linia emisyjna została dopiero niedawno zmierzona laboratoryjnie. Obserwacje tej linii w różnych rejonach gwiazdotwórczych dostarczy istotnych informacji na temat występowania i powstawania CH+.
Urządzenie HIFI wykonało natomiast pomiary emisji rejonu gwiazdotwórczego DR21. Spektrogram pokazał silne linie kluczowych związków zawierających węgiel takich jak formaldehyd, siarczek węgla, jon HCO+, rodniki C2H oraz CH. Pomiary takie są istotne dla badań wczesnych etapów formowania gwiazd.
HIFI obserwował również kometę Garradd – spektrogram wyraźnie pokazał silną linię wody. Obserwacje wielu komet pozwolą na porównanie ich właściwości pod kątem uwalniania wody i lotnych związków organicznych.
Źródło: ESA
