Впервые в истории астрономии международная группа ученых напрямую определила воздействие космических лучей на холодное молекулярное облако. Это открытие, полученное благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб», позволяет лучше понять процессы, протекающие в непрозрачных для света областях космоса, где формируются звезды и планеты.
В качестве объекта исследования было выбрано облако Барнард 68, находящееся на удалении примерно в 500 световых лет от Земли в созвездии Змееносца. Внутри облака температура опускается до −264 °C, а плотность настолько высока, что свет практически не может проникнуть внутрь. В таких условиях значительное влияние оказывают космические лучи — высокоэнергетические заряженные частицы, прилетающие из глубин космоса. Благодаря им происходит ионизация газа, регулируется его химический состав и температура, что позволяет формироваться сложным молекулам.
Ранее ученые могли лишь косвенно определять масштаб этого влияния, фиксируя концентрацию редких молекул и ионов и разрабатывая сложные химические модели, основанные на различных предположениях. Однако, благодаря беспрецедентной чувствительности телескопа «Джеймс Уэбб», исследователи из Техниона – Израильского технологического института – получили возможность зарегистрировать крайне слабое инфракрасное излучение молекулярного водорода, непосредственно вызванное космическими лучами. Удалось отчетливо выявить три спектральные линии, существование которых предсказывалось теоретически на протяжении многих десятилетий.
Доктор Брандт Гачес из университета Дуйсбург-Эссен, принимавший участие в исследовании, подчеркнул, что непосредственное наблюдение этих линий предоставляет новые возможности для изучения физики и химии космических лучей. Собранные данные позволяют непосредственно определить важный показатель — скорость ионизации космическими лучами, которая влияет на химические процессы в молекулярных облаках. В дальнейшем планируется публикация результатов нового исследования, в котором эти наблюдения будут использованы для прямого измерения скорости потери энергии космическими лучами в плотных облаках.
Данное открытие открывает новую страницу в изучении формирования звёзд. Специалисты получили одобрение на продолжение наблюдений с телескопа «Джеймс Уэбб» для проведения аналогичного анализа и других находящихся поблизости молекулярных облаков.
Результаты работы в журнале Nature Astronomy.