Астрономы из Университета штата Огайо предложили использовать марганец для определения возраста объектов во Вселенной. Результаты их работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследователи изучили ионизированный газообразный марганец, обозначаемый как [Mn III].
Марганец относится к семейству железа, однако встречается примерно в 100 раз реже. Его спектральные линии особенно ярко проявляются в ультрафиолетовом диапазоне, который сложно наблюдать с поверхности Земли. Поэтому этот элемент редко применяли при исследовании остатков сверхновых и областей H II — облаков газа и пыли в космосе.
Теоретически марганец должен излучать свет на поздних этапах существования остатков сверхновых. Тяжелые элементы, включая марганец, образуются при взрывах сверхновых двух типов. Сверхновые типа II возникают после гибели массивных звезд через несколько миллионов лет после их появления, а сверхновые типа Ia — спустя миллиарды лет после смерти более стабильных звезд.
При взрывах сверхновых типа Ia марганец формируется быстрее, чем при других процессах. Со временем его соотношение с железом увеличивается. Измерение этого показателя в ранней Вселенной может помочь проследить развитие галактик и процессы звездообразования.
Для подготовки расчетов ученые определили 1421 энергетический уровень марганца и сверили данные с атомными базами Национального института стандартов и технологий США. Также они рассчитали 703 варианта столкновений электронов с атомами марганца и возможное излучение после таких взаимодействий. Полученные данные позволяют оценить, какие сигналы следует искать в космических объектах разной температуры и плотности.
Часть выявленных спектральных линий находится в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах, которые способен фиксировать телескоп «Джеймс Уэбб». Сочетание наблюдений за марганцем с другими космическими способами датировки даст ученым дополнительный инструмент для проверки возраста структур ранней Вселенной.
