Космическое излучение управляет рождением звезд в темных облаках газа и пыли

Международная группа ученых под руководством астрономов из Хайфского Техниона впервые напрямую измерила действие космических лучей внутри плотного и холодного межзвездного молекулярного облака.

Звезды и планеты рождаются в глубокой темноте межзвездных облаков газа и пыли, куда практически не проникает свет. Одним из таких объектов является облако Барнард 68 в созвездии Змееносца. Температура в его недрах составляет всего 9 Кельвинов, а плотность настолько высока, что оно кажется абсолютно непрозрачным.

В таких экстремальных условиях основным фактором эволюции вещества становятся космические лучи – высокоэнергетические заряженные частицы. Они ионизируют газ, запуская сложные химические реакции и регулируя температуру, что в конечном итоге запускает процесс формирования звезд.

До сих пор определение интенсивности ионизации темного облака космическими лучами было сопряжено с большими трудностями. Астрономам приходилось опираться на косвенные признаки: наблюдение за редкими молекулами и создание сложных математических моделей, которые сильно зависели от множества допущений. Но теоретические предсказания прошлых десятилетий указывали на возможность прямого обнаружения процесса ионизации через крайне слабое инфракрасное излучение, возникающее при возбуждении молекул водорода космическими лучами.

Использование сверхчувствительного телескопа "Джеймс Уэбб" позволило подтвердить эти гипотезы. Направив спектрометр телескопа на облако Барнард 68, астрономы зафиксировали три специфические линии излучения молекулярного водорода. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.

Это стало первым в истории наблюдательным подтверждением того, что космические лучи напрямую стимулируют измеримое свечение в темных облаках. Этот успех открывает новые возможности в изучении физики и химии регионов звездообразования.

Новый метод, основанный на прямых измерениях, устраняет неопределенность прежних моделей и дает ученым надежный инструмент для понимания того, как во Вселенной рождаются звезды. Астрономы планируют продолжить исследование на примере других межзвездных молекулярных облаков.