Университет Ратгерса обнаружил вблизи нашей солнечной системы обширное молекулярное облако!⁠⁠

Международная команда ученых, возглавляемая астрофизиком из Университета Ратгерса в Нью-Брансуике, обнаружила потенциально звездообразующее облако, представляющее собой одну из крупнейших одиночных структур на небосводе и находящееся среди ближайших к Солнцу и Земле объектов, когда-либо выявленных.

Этот огромный шар водорода, долгое время оставшийся незамеченным для исследователей, был открыт в ходе поиска его основного компонента — молекулярного водорода. Данное открытие стало первым случаем, когда молекулярное облако было идентифицировано с помощью света, испускаемого в дальнем ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного спектра, что открывает новые горизонты для дальнейших исследований с использованием данного метода.

Ученые назвали облако молекулярного водорода "Эос" в честь греческой богини, символизирующей рассвет. Их открытие подробно изложено в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.

"Это открывает новые возможности для изучения молекулярной вселенной", — отметил Блейксли Буркхарт, доцент кафедры физики и астрономии в Школе искусств и наук Ратгерса, возглавляющий команду и являющийся автором исследования. Буркхарт также является научным сотрудником Центра вычислительной астрофизики при Институте Флатирон в Нью-Йорке.

Молекулярные облака состоят из газа и пыли, среди которых наиболее распространенной молекулой является водород — фундаментальный строительный блок звезд и планет, а также необходимый элемент для жизни. Они также содержат другие молекулы, такие как угарный газ. Молекулярные облака обычно выявляются с помощью традиционных методов, таких как радионаблюдения и инфракрасные исследования, которые эффективно улавливают химические следы угарного газа.

В данной работе ученые применили иной подход.

"Это первое молекулярное облако, обнаруженное путем прямого поиска эмиссии в дальнем ультрафиолете молекулярного водорода," — сообщил Буркхарт. "Данные продемонстрировали светящиеся молекулы водорода, выявленные с помощью флуоресценции в дальнем ультрафиолете. Это облако буквально светится в темноте."

Эос не представляет угрозы для Земли и солнечной системы. Благодаря своей близости, газовое облако предоставляет уникальную возможность для изучения свойств структуры в межзвездной среде, отметили ученые.

Межзвездная среда, состоящая из газа и пыли, заполняющей пространство между звездами в галактике, служит сырьем для нового формирования звезд.

"Когда мы наблюдаем через наши телескопы, мы видим целые солнечные системы в процессе формирования, но не знаем в деталях, как это происходит," — сказал Буркхарт. "Наше открытие Эос захватывающе, поскольку теперь мы можем напрямую измерять, как формируются и диссоциируют молекулярные облака, а также как галактика начинает преобразовывать межзвездный газ и пыль в звезды и планеты."

Газовое облако расположено примерно в 300 световых годах от Земли. Оно находится на краю Локальной Пузырьковой области — обширной газовой полости в пространстве, охватывающей солнечную систему. Ученые оценивают, что Эос огромен в проекции на небе: его ширина составляет около 40 лун, а масса примерно в 3,400 раз превышает массу Солнца. Команда использовала модели, чтобы показать, что ожидается, что оно испарится через 6 миллионов лет.

«Применение техники флуоресцентной эмиссии в дальнем ультрафиолете может изменить наше понимание межзвездной среды, открывая скрытые облака по всей галактике и даже на самых удаленных границах космического рассвета», — отметил Тависша Дхармавардена, научный сотрудник NASA Hubble в Нью-Йоркском университете и один из авторов исследования.

Облако Эос было обнаружено командой на основе данных, собранных с помощью флуоресцентного спектрографа FIMS-SPEAR (аббревиатура от слова "спектрограф для получения флуоресцентных изображений"), который функционировал как инструмент на корейском спутнике STSAT-1. Флуоресцентный спектрограф в дальнем ультрафиолете анализирует свет, испускаемый материалом, разбивая его на составные длины волн, аналогично тому, как призма делает это с видимым светом, создавая спектр, который ученые могут исследовать.

Данные были опубликованы в 2023 году, когда Буркхарт наткнулась на них.

«Это было похоже на то, что ждет своего исследования», — отметила она.

Полученные результаты подчеркивают важность инновационных наблюдательных техник для углубления понимания космоса, отметила Буркхарт. Она добавила, что облако Эос в основном состоит из молекулярного водорода, но в основном "темно по угарному газу" (CO-dark), что означает, что в нем содержится недостаточно материала, и оно не излучает характерный сигнал, обнаруживаемый традиционными методами. Это объясняет, почему Эос так долго оставалось неидентифицированным, заявили исследователи.

«История космоса — это история перестановки атомов на протяжении миллиардов лет», — сказала Буркхарт. «Водород, который сейчас находится в облаке Эос, существовал во времена Большого Взрыва и в конечном итоге попал в нашу галактику, сливаясь рядом с Солнцем. Таким образом, это было долгое путешествие длиной в 13,6 миллиарда лет для этих атомов водорода».

Это открытие стало для команды чем-то неожиданным.

«Когда я была в аспирантуре, нам говорили, что вы не можете легко наблюдать молекулярный водород напрямую», — сказала Дхармавардена из NYU. «Это довольно удивительно, что мы можем увидеть это облако в данных, которые, как мы думали, останутся невидимыми».

Облако Эос также названо в честь предложенной миссии NASA, которую поддерживают Буркхарт и другие члены команды. Миссия нацелена на расширение подхода к обнаружению молекулярного водорода на более широкие участки галактики, исследуя происхождение звезд и изучая эволюцию молекулярных облаков.

Команда исследует данные на наличие облаков молекулярного водорода как в ближнем, так и в дальнем космосе. Исследование, опубликованное в виде препринта на arXiv Буркхартом и другими с использованием телескопа Джеймса Уэбба (JWST), предварительно сообщает о нахождении самого удаленного молекулярного газа на данный момент.

«Используя JWST, мы, возможно, нашли самые дальние молекулы водорода от Солнца», — заключила Буркхарт. «Таким образом, мы нашли как некоторые из самых близких, так и самых дальних объектов с помощью эмиссии в дальнем ультрафиолете».