Международная группа ученых под руководством астрофизика из Университета Рутгерса в Нью-Брансуике обнаружила звездообразующее облако. Это одна из крупнейших одиночных структур в окружении Солнечной системы.
Огромный газовый сгусток неправильной формы, долгое время остававшийся невидимым для ученых, был обнаружен благодаря целевому поиску его основного компонента — молекулярного водорода. Открытие стало первым случаем, когда молекулярное облако было идентифицировано в дальнем ультрафиолетовом диапазоне (200-120 нм), что делает этот отрезок электромагнитного спектра крайне перспективным в плане дальнейших исследований видимой части Вселенной. УФ-лучи с короткой длиной волны почти полностью поглощаются земной атмосферой, и в доорбитальную эру наблюдение в этом диапазоне было вообще невозможно. С появлением космических обсерваторий дела у астрономов наладились.
Ученые назвали облако молекулярного водорода Эос в честь греческой богини, олицетворяющей утреннюю зарю. Их открытие опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Блейксли Буркхарт (Blakesley Burkhart), доцент кафедры физики и астрономии в Школе искусств и наук Рутгерса, которая руководила командой и является автором исследования, говорит, что это открывает новые возможности для изучения молекулярной основы Вселенной.
Молекулярные облака состоят из газа и пыли, причем наиболее распространенной молекулой является водород — основной строительный материал звезд и планет, топливо термоядерных реакций и необходимый компонент органической жизни. Они также содержат другие молекулы, например, моноксид углерода, известный в быту как угарный газ. Молекулярные облака часто обнаруживаются с помощью традиционных методов, таких как радио- и инфракрасные наблюдения, которые легко выявляют спектральный след угарного газа.
Но для этой работы ученые применили другой подход. Это первое в истории молекулярное облако, обнаруженное с помощью прямого поиска коротковолнового ультрафиолетового излучения молекулярного водорода. Данные показали светящиеся молекулы водорода, обнаруженные с помощью флуоресценции в дальнем ультрафиолетовом диапазоне.
Эос не представляет опасности для Земли и Солнечной системы. Благодаря своей близости газовое облако предоставляет уникальную возможность изучить свойства генерирующие структуры межзвездной среды, сырья для образования новых звезд и планет.
Когда ученые смотрят в свои телескопы, они видят, как формируются целые солнечные системы, но они не знают в деталях, как это происходит. Открытие Эос воодушевляет астрофизиков, потому что теперь они смогут (пусть и во многих поколениях) напрямую наблюдать, как формируются и распадаются молекулярные облака и как галактика начинает превращать разреженный межзвездный газ и пыль в небесные тела.
Газовое облако в форме полумесяца расположено примерно в 300 световых годах от Земли. Оно находится на краю так называемого Местного пузыря — большой заполненной газом полости в космосе, которая окружает Солнечную систему и тянется вдоль рукава Ориона. По оценкам ученых, Эос по размерам на небосклоне соответствует 40 лунам, а его масса примерно в 3400 раз превышает массу Солнца. С помощью моделей команда исследователей показала, что Эос прекратит свое существование примерно через 6 миллионов лет, дав жизнь молодым звездам или растворившись в окружающем пространстве.
Тавиша Дхармавардена, научный сотрудник НАСА по программе «Хаббл» в Нью-Йоркском университете и один из соавторов исследования, считает, что использование метода флуоресцентной эмиссии в дальнем ультрафиолетовом диапазоне может изменить представление о межзвездной среде, обнаружив скрытые облака по всей галактике и даже за ее пределами.
Облако Эос было обнаружено командой исследователей по данным, собранным с помощью спектрографа под названием FIMS-SPEAR (аббревиатура от «спектрограф флуоресцентной визуализации»), который работал как инструмент на корейском спутнике STSAT-1. Спектрограф расщепляет свет, испускаемый веществом в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, на составляющие его длины волн, подобно тому, как это делает призма с видимым светом, создавая спектр, который ученые могут анализировать.
Эти данные были опубликованы в 2023 году и заинтересовали Блейксли Буркхарт. Она шутит, что водородное облако просто умоляло, чтобы кто-то взялся его изучать.
По словам Буркхарт, полученные результаты подчеркивают важность инновационных методов наблюдения для углубления понимания космоса. Она отметила, что в составе Эос преобладает молекулярный водород, но в основном оно «темное», то есть не содержит большого количества вещества и не генерирует характерные сигналы, которые можно обнаружить с помощью традиционных методов. Это объясняет, почему Эос так долго не удавалось найти несмотря на близкое соседство.
Именем Эос также названа новая космическая миссия НАСА, цель которой — обнаружение молекулярного водорода и исследование эволюции молекулярных облаков и происходящего в них звездообразования.
Водород нужен не только как материал для формирования и эволюции звезд. В земных технологиях он также неоценим. Недавно ученым удалось усовершенствовать производство чистого водорода с помощью уникального мезопористого катализатора.
