Звезды не возникают из ниоткуда, но отслеживать газ и пыль, которые в конечном итоге формируют звёзды, сложно. Они дрейфуют по галактике при температуре, близкой к абсолютному нулю, практически не излучая свет и усложняя жизнь астрономам. Однако часть того, что делает их трудными для изучения, на самом деле является ключом к их исследованию — у них есть линии поглощения, которые подробно описывают, какой материал проходит свет по пути к Земле.
В новой статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, Харви Лизт из Национальной радиоастрономической обсерватории Америки и Маривонн Жерин из Сорбонны подробно описывают, как отслеживание этих линий поглощения с помощью радиоастрономии может помочь проследить «тёмную нейтральную среду» межзвёздного газа по всей галактике.
В статье описаны результаты 88 линий обзора, которые в этом контексте представляют собой прямую линию от Земли до очень яркого объекта, такого как квазар или другая галактика. Когда свет от этих ярких объектов направляется к Земле, часть света поглощается межзвёздной средой (ISM), создавая отчётливое тёмное пятно в спектре, исходящем от источника света.
Эти линии поглощения особенно сильны в радиоспектре, поэтому в статье основное внимание уделяется данным с двух разных радиоантенн. Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Атакама (ALMA), один из самых известных в мире радиотелескопов, Институт миллиметровой радиоастрономии при Сорбонне и Аризонский радиотелескоп — все они предоставили данные для этой статьи, некоторые из которых были собраны ещё 30 лет назад.
В центре внимания этой статьи оказались шесть различных ионов с переменным успехом. Катион формила (HCO⁺) был наиболее часто встречающейся молекулой, присутствуя в 72 из 86 линий обзора, для которых были собраны данные. Он оказался лучшим предиктором того, где может находиться молекулярный водород, самая распространённая молекула во Вселенной, но которую трудно напрямую обнаружить. Он образуется, когда H₂ и некоторые другие элементы подвергаются воздействию космических лучей, поэтому большое количество HCO⁺ также указывает на то, что в той же области присутствует большое количество H₂.
Цианистый водород (HCN) был ещё одной ключевой молекулой в исследовании. Астрономы ранее считали, что эта молекула присутствует только в больших количествах в плотных облаках газа, где активно формируются звёзды. Однако статья показывает, что она присутствует по всей ISM, что требует дальнейшего уточнения процесса формирования этой молекулы.
Радикал этинила (C₂H) также был ключевым компонентом исследования. Он является вторым по распространённости после HCO⁺ и, как очень простой углеводород, может показать, как простые углеводороды могут превращаться в более сложные в результате реакций в ISM. В исследовании также отмечается, что соотношение C₂H и HCO⁺ меняется в зависимости от условий в данной области пространства, таких как содержание пыли, поэтому расчёт этого соотношения для разных областей может пролить свет на другие происходящие там процессы.
Другие молекулы было сложнее отследить. В исследовании не было обнаружено никакого моносульфида углерода (CS). Оксид углерода (CO) был обнаружен только на линиях обзора с HCO⁺, что делает его избыточным, даже несмотря на то, что он был примерно в 100 раз ярче, чем излучение от HCO⁺.
Обычные радикалы формила (HCO) также повсеместно распространены по всей галактике, но, согласно статье, их линии поглощения гораздо сложнее обнаружить, что делает их менее полезными для оценки наличия этих тёмных облаков газа. У HCO⁺ гораздо более чётко определённые линии, что облегчает его использование для этой цели.
Оказывается, отслеживание всех этих газов по всей галактике — это один из эффективных способов поиска потенциальных областей звездообразования и наблюдения за тем, как сама ISM начинает собираться в скопления в начале этого процесса. По мере ввода в эксплуатацию более мощных телескопов и увеличения отношения сигнал/шум для сигналов некоторых молекул они в конечном итоге представят более чёткую картину этой «тёмной» части Вселенной, которая кишит следующим поколением звёздного материала.
Предоставлено Universe Today.