Біля нашої Сонячної системи виявлена величезна молекулярна хмара

Міжнародна команда вчених на чолі з астрофізикинею з Університету Ратгерса (Нью-Брансвік) виявила потенційно зорянотворну хмару, яка є однією з найбільших одиничних структур на небі та однією з найближчих до Сонця й Землі серед будь-коли знайдених.

Величезна кульова хмара водню, яка довго залишалась невидимою для науки, була виявлена завдяки пошуку її головного компоненту — молекулярного водню. Це відкриття стало першим випадком виявлення молекулярної хмари за допомогою світла у далекому ультрафіолетовому діапазоні електромагнітного спектра, що відкриває нові можливості для подальших досліджень.

Вчені назвали нову молекулярну хмару «Еос» — на честь грецької богині світанку. Про відкриття йдеться у статті, опублікованій у журналі Nature Astronomy.

«Це відкриває нові можливості для дослідження молекулярного Всесвіту», — зазначила Блейкслі Беркхарт, доцент кафедри фізики та астрономії Школи мистецтв і наук Університету Ратгерса та провідна авторка дослідження. Вона також працює в Центрі комп’ютерної астрофізики Інституту Флетайрон у Нью-Йорку.

Світло, що світиться у темряві

Молекулярні хмари складаються з газу та пилу, де основною молекулою є водень — фундаментальна будівельна одиниця зірок, планет і життя загалом. У складі таких хмар також зустрічаються молекули, наприклад, чадного газу (CO). Зазвичай молекулярні хмари виявляють за допомогою радіо- та інфрачервоних телескопів через характерні хімічні підписи CO.

Однак цього разу вчені застосували інший підхід.

«Це перша в історії молекулярна хмара, відкрита завдяки безпосередньому спостереженню флуоресценції молекулярного водню у далекому ультрафіолеті», — пояснює Беркхарт. «Ця хмара буквально світиться у темряві».

Хмара Еос не становить небезпеки для Землі та Сонячної системи. Завдяки своїй близькості вона дає унікальну можливість вивчити властивості міжзоряного середовища — простору між зірками, де народжуються нові світи.

«Коли ми дивимося в телескопи, ми бачимо формування цілих сонячних систем, але досі не знали в деталях, як це відбувається», — каже Беркхарт. «Відкриття Еос захоплює тим, що ми можемо безпосередньо вимірювати процеси утворення і руйнування молекулярних хмар, а також спостерігати, як галактика перетворює газ і пил на зірки та планети».

Гігант на межі Сонячного району

Серпоподібна хмара газу розташована приблизно за 300 світлових років від Землі і знаходиться на краю Локальної Бульбашки — великої газової порожнини у космосі, яка охоплює Сонячну систему. Еос має розмір на небі приблизно як 40 повних Місяців і масу, що у 3400 разів перевищує масу Сонця. За прогнозами моделей, хмара розсіється за 6 мільйонів років.

Відкриття стало можливим завдяки аналізу даних, зібраних спектрографом далекого ультрафіолету FIMS-SPEAR, встановленим на південнокорейському супутнику STSAT-1. Спектрограф розщеплює ультрафіолетове світло на складові довжини хвиль, дозволяючи вченим вивчати його спектр. Дані були оприлюднені у 2023 році, і саме тоді Беркхарт натрапила на них.

«Вони ніби просто чекали на дослідження», — згадує вона.

Нові горизонти у вивченні Всесвіту

Дослідники зазначають, що відкриття Еос може переписати наше розуміння міжзоряного середовища, адже за допомогою цієї нової методики можна виявити приховані хмари по всій галактиці й навіть за її межами.

«Історія космосу — це історія перетворення атомів протягом мільярдів років», — наголошує Беркхарт. «Атоми водню у хмарі Еос виникли ще під час Великого вибуху, 13,6 мільярда років тому, і лише зараз вони об’єдналися біля нашого Сонця».

Для команди це стало несподіванкою.

«Коли я була аспіранткою, нас учили, що молекулярний водень важко безпосередньо спостерігати», — каже Тавіша Дгармавардена з Нью-Йоркського університету, співперший автор дослідження. «Тому це трохи дико — побачити його у старих даних, де ми навіть не сподівалися».

Еос також назвали на честь запропонованої місії NASA, яку підтримує Беркхарт і її команда. Ця місія має на меті розширити виявлення молекулярного водню по всій галактиці для глибшого розуміння процесу формування зірок.

Команда також досліджує дані з космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) і вже опублікувала попередні результати в архіві arXiv — вони можуть вказувати на виявлення найвіддаленішого молекулярного газу від Сонця.

«Завдяки JWST ми, можливо, знайшли найвіддаленіші молекули водню, — додає Беркхарт. — Тож зараз ми виявили як одні з найближчих, так і одні з найдальших!»