Et internationalt team af forskere ledet af et Rutgers University-New Brunswick astrofysiker har opdaget en potentielt stjernedannende sky, der er en af de største enkeltstrukturer på himlen og blandt de tætteste på solen og jorden nogensinde at blive opdaget.
Den enorme brintkugle, længe usynlig for forskere, blev afsløret ved at lede efter dens vigtigste bestanddel: molekylært brint. Fundet markerer første gang, at en molekylær sky er blevet påvist med lys, der udsendes i det langt ultraviolette område af det elektromagnetiske spektrum og åbner vejen til yderligere undersøgelser ved hjælp af fremgangsmåden.
Forskerne har navngivet den molekylære brintsky “EOS” efter den græske gudinde for mytologi, der er personificeringen af daggry. Deres opdagelse er beskrevet i en undersøgelse offentliggjort i Natur astronomi.
“Dette åbner nye muligheder for at studere Molecular Universe,” sagde Blakesley Burkhart, lektor i Institut for Fysik og Astronomi i Rutgers School of Arts and Sciences, der ledede holdet og er forfatter til undersøgelsen. Burkhart er også forsker ved Center for Computational Astrophysics ved Flatiron Institute i New York.
Molekylære skyer er sammensat af gas og støv – med det mest almindelige molekyle er brint, den grundlæggende byggesten af stjerner og planeter og vigtig for livet. De indeholder også andre molekyler, såsom kulilte. Molekylære skyer detekteres ofte ved hjælp af konventionelle metoder, såsom radio og infrarøde observationer, der let henter den kemiske signatur til kulilte.
Til dette arbejde anvendte forskerne en anden tilgang.
“Dette er den første nogensinde molekylære sky opdaget ved at lede efter langt ultraviolet emission af molekylært brint,” sagde Burkhart. “Dataene viste glødende brintmolekyler, der blev påvist via fluorescens i det langt ultraviolet. Denne sky glødende bogstaveligt talt i mørket.”
EOS udgør ingen fare for Jorden og solsystemet. På grund af dens nærhed giver gasskyen en unik mulighed for at studere egenskaberne ved en struktur inden for det interstellære medium, sagde forskere.
Det interstellære medium, lavet af gas og støv, der fylder rummet mellem stjerner i en galakse, fungerer som råmateriale til ny stjernedannelse.
“Når vi ser gennem vores teleskoper, fanger vi hele solsystemer i formularen, men vi ved ikke detaljeret, hvordan det sker,” sagde Burkhart. “Vores opdagelse af EOS er spændende, fordi vi nu direkte kan måle, hvordan molekylære skyer danner og adskiller sig, og hvordan en galakse begynder at omdanne interstellar gas og støv til stjerner og planeter.”
Den halvmåneformede gassky er placeret omkring 300 lysår væk fra Jorden. Den sidder på kanten af den lokale boble, et stort gasfyldt hulrum i rummet, der omfatter solsystemet. Forskere estimerer, at EOS er enorm i projektion på himlen, der måler omkring 40 måner over himlen, med en masse ca. 3.400 gange solen. Holdet brugte modeller til at vise, at det forventes at fordampe på 6 millioner år.
“Brugen af den langt ultraviolette fluorescensemissionsteknik kunne omskrive vores forståelse af det interstellære medium, der afslører skjulte skyer over Galaxy og endda ud til den fjerneste detekterbare grænser for Cosmic Dawn,” sagde Thavisha Dharmawardena, en NASA -hubble -kollega på New York University og en delt første forfatter.
EOS blev afsløret for teamet i data indsamlet af et langt ultraviolet spektrograf kaldet FIMS-Spear (et forkortelse for fluorescerende billeddannelsesspektrograf), der fungerede som et instrument på den koreanske satellit-STSAT-1. Et langt ultraviolet spektrograf nedbryder langt ultraviolet lys, der udsendes af et materiale i dets komponentbølgelængder, ligesom et prisme gør med synligt lys, hvilket skaber et spektrum, som forskere kan analysere.
Dataene var netop blevet frigivet offentligt i 2023, da Burkhart stødte på dem.
”Det var ligesom bare at vente på at blive udforsket,” sagde hun.
Resultaterne fremhæver vigtigheden af innovative observationsteknikker til at fremme forståelsen af kosmos, sagde Burkhart. Hun bemærkede, at EOS er domineret af molekylær brintgas, men for det meste er “co-dark”, hvilket betyder, at det ikke indeholder meget af materialet og udsender ikke den karakteristiske signatur, der er påvist ved konventionelle tilgange. Det forklarer, hvordan EOS undgik at blive identificeret så længe, sagde forskere.
“Historien om Cosmos er en historie om omarrangement af atomer i forhold til milliarder af år,” sagde Burkhart. “Det brint, der i øjeblikket er i EOS -skyen, eksisterede på tidspunktet for Big Bang og faldt til sidst på vores galakse og samles nær solen. Så det har været en lang rejse på 13,6 milliarder år for disse hydrogenatomer.”
Opdagelsen præsenterede sig som noget af en overraskelse.
“Da jeg var på kandidatskolen, fik vi at vide, at du ikke let kan observere molekylært brint,” sagde Dharmawardena fra NYU. “Det er lidt vildt, at vi kan se denne sky i data, som vi ikke troede, vi ville se.”
EOS er også opkaldt efter en foreslået NASA -rummission, som Burkhart og andre medlemmer af teamet støtter. Missionen sigter mod at udvide fremgangsmåden til at detektere molekylært brint til større skår af galaksen og undersøge stjernernes oprindelse ved at studere udviklingen af molekylære skyer.
Holdet skurer data for molekylære brintskyer nær og langt. En undersøgelse offentliggjort som et fortryk på arxiv Af Burkhart og andre, der bruger James Webb Space Telescope (JWST), rapporterer foreløbigt at finde den fjerneste molekylære gas endnu.
“Ved hjælp af JWST har vi måske fundet de meget længste brintmolekyler fra solen,” sagde Burkhart. “Så vi har fundet både nogle af de nærmeste og fjerneste ved hjælp af fjerntliggende emission.”