Огромное молекулярное облако, долгое время невидимое, обнаружено вблизи нашей солнечной системы

Автор: Thomas Müller (HdA/MPIA) and Thavisha Dharmawardena (NYU)

Международная группа ученых под руководством астрофизика из Ратгерского университета в Нью-Брансуике обнаружила облако, потенциально способное образовывать звезды, которое является одной из крупнейших одиночных структур на небе и одной из самых близких к Солнцу и Земле из когда-либо обнаруженных.

Огромный шар водорода, долгое время невидимый для ученых, был обнаружен путем поиска его основного компонента: молекулярного водорода. Это открытие знаменует собой первый случай обнаружения молекулярного облака с помощью света, испускаемого в дальней ультрафиолетовой области электромагнитного спектра, и открывает путь для дальнейших исследований с использованием этого подхода.

Ученые назвали молекулярное водородное облако «Эос» в честь греческой богини мифологии, олицетворяющей рассвет. Их открытие изложено в исследовании, опубликованном в Nature Astronomy.

«Это открывает новые возможности для изучения молекулярной вселенной», — сказал Блейксли Беркхарт, доцент кафедры физики и астрономии в Ратгерской школе искусств и наук, который руководил группой и является автором исследования. Беркхарт также является научным сотрудником Центра вычислительной астрофизики в Институте Флэтайрон в Нью-Йорке.

Молекулярные облака состоят из газа и пыли, причем наиболее распространенной молекулой является водород, фундаментальный строительный блок звезд и планет, необходимый для жизни. Они также содержат другие молекулы, такие как оксид углерода. Молекулярные облака часто обнаруживаются с помощью традиционных методов, таких как радио- и инфракрасные наблюдения, которые легко улавливают химическую сигнатуру оксида углерода.

Для этой работы ученые применили другой подход.

«Это первое молекулярное облако, обнаруженное путем прямого поиска дальнего ультрафиолетового излучения молекулярного водорода», — сказал Беркхарт. «Данные показали светящиеся молекулы водорода, обнаруженные с помощью флуоресценции в дальнем ультрафиолете. Это облако буквально светится в темноте».

Эос не представляет опасности для Земли и Солнечной системы. Благодаря своей близости газовое облако представляет уникальную возможность для изучения свойств структуры в межзвездной среде, заявили ученые.

Межзвездная среда, состоящая из газа и пыли, заполняющая пространство между звездами внутри галактики, служит сырьем для образования новых звезд.

«Когда мы смотрим в наши телескопы, мы видим целые солнечные системы в процессе формирования, но мы не знаем подробно, как это происходит», — сказал Беркхарт. «Наше открытие Эос захватывающе, потому что теперь мы можем напрямую измерить, как формируются и распадаются молекулярные облака, и как галактика начинает преобразовывать межзвездный газ и пыль в звезды и планеты».

Газовое облако в форме полумесяца находится примерно в 300 световых годах от Земли. Оно находится на краю Местного пузыря, большой заполненной газом полости в космосе, которая охватывает Солнечную систему. Ученые подсчитали, что Эос огромен в проекции на небо, размером примерно с 40 лун по всему небу, с массой примерно в 3400 раз больше массы Солнца. Команда использовала модели, чтобы показать, что, как ожидается, он испарится через 6 миллионов лет.

«Использование метода флуоресцентного излучения в дальнем ультрафиолетовом диапазоне может переосмыслить наше понимание межзвездной среды, обнаружив скрытые облака по всей галактике и даже до самых дальних обнаруживаемых пределов космического рассвета», — сказал Тавиша Дхармавардена, научный сотрудник NASA Hubble в Нью-Йоркском университете и один из первых авторов исследования.

Eos был раскрыт команде в данных, собранных спектрографом дальнего ультрафиолета под названием FIMS-SPEAR (аббревиатура от флуоресцентного спектрографа), который работал в качестве инструмента на корейском спутнике STSAT-1. Спектрограф дальнего ультрафиолета разлагает дальний ультрафиолетовый свет, излучаемый материалом, на его составляющие длины волн, так же, как призма делает с видимым светом, создавая спектр, который ученые могут анализировать.

Данные были опубликованы только в 2023 году, когда на них наткнулся Беркхарт.

«Это было похоже на то, как будто я просто ждала, когда меня исследуют», — сказала она.

Результаты подчеркивают важность инновационных методов наблюдения в продвижении понимания космоса, сказала Беркхарт. Она отметила, что в Эос преобладает молекулярный водородный газ, но в основном он «CO-темный», то есть он не содержит много материала и не испускает характерную сигнатуру, обнаруженную традиционными подходами. Это объясняет, как Эос так долго ускользал от идентификации, говорят исследователи.

«История космоса — это история перестройки атомов на протяжении миллиардов лет», — сказал Беркхарт. «Водород, который сейчас находится в облаке Эос, существовал во времена Большого взрыва и в конечном итоге упал на нашу галактику и слился около Солнца. Так что для этих атомов водорода это было долгое путешествие длиной в 13,6 миллиарда лет».

Это открытие оказалось своего рода сюрпризом.

«Когда я учился в аспирантуре, нам говорили, что невозможно напрямую наблюдать молекулярный водород», — сказал Дхармавардена из Нью-Йоркского университета. «Это немного дико, что мы можем видеть это облако в данных, которые мы не думали, что увидим».

Eos также назван в честь предлагаемой космической миссии NASA, которую поддерживают Буркхарт и другие члены команды. Цель миссии — расширить подход к обнаружению молекулярного водорода на более обширные участки галактики, исследуя происхождение звезд путем изучения эволюции молекулярных облаков.

Команда прочесывает данные на предмет облаков молекулярного водорода вблизи и вдали. Исследование, опубликованное в качестве препринта на arXiv Буркхартом и другими с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), сообщает о предварительном обнаружении самого далекого молекулярного газа на сегодняшний день.

«Используя JWST, мы, возможно, обнаружили самые дальние от Солнца молекулы водорода», — сказал Беркхарт. «Итак, мы обнаружили как самые близкие, так и самые дальние молекулы, используя дальнее ультрафиолетовое излучение».

Больше информации: A nearby dark molecular cloud in the Local Bubble revealed via H2 fluorescence, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02541-7

Источник: Rutgers University