Понимание условий звездообразования в молекулярных облаках

Исследователи продемонстрировали, как газ выходит из льда при чрезвычайно холодной температуре, обеспечивая понимание звездообразования в межзвездных облаках. Механизм, с помощью которого сероводород выделяется в виде газа в межзвездных молекулярных облаках, описывается учеными из Японии и Германии в журнале Nature Astronomy.

Этот процесс, известный как химическая десорбция, более эффективен, чем считалось ранее, и это имеет значение для понимания звездообразования в молекулярных облаках.

Молекулярные облака редки, но являются важными областями, в которых молекулы формируются и эволюционируют. В более холодных, более плотных областях и при правильных условиях там образуются звезды. Теоретически, в молекулярных облаках при температуре 10 Кельвинов, все молекулы, кроме водорода и гелия, должны быть «заперты» на льду на поверхности пыли, а не свободно перемещаться. Однако наблюдения показали, что это не так.

Понимание того, как молекулы выделяются из пыли при низких температурах, имеет решающее значение для объяснения того, как химические вещества развиваются в таких холодных облаках. Было продемонстрировано, что растворение частиц из льда из-за ультрафиолетового излучения, называемого фотодесорбцией, играет определенную роль в некоторых частях массивных облаков. Однако это было бы неэффективно в более темных, более плотных областях, где образуются звезды.

Исследователи предположили, что химическая десорбция работает в этих областях, высвобождая частицы с использованием избыточной энергии из химической реакции. Идея была впервые предложена 50 лет назад, но ученые до сих пор не доказали этот процесс. Исследовательская группа во главе с Ясухиро Оба и Наоки Ватанабе из Университета Хоккайдо в Японии в сотрудничестве с Штутгартским университетом Германии создали условия для исследования.

Используя экспериментальную систему, содержащую аморфную твердую воду при температуре 10 Кельвина и сероводород (H2S), команда подвергла H2S воздействию водорода и контролировала реакцию с помощью инфракрасной абсорбционной спектроскопии. Эксперимент показал, что десорбция вызвана взаимодействием водорода с H2S, и поэтому реакция является химической. Они смогли количественно определить десорбцию после реакции и обнаружили, что это был гораздо более эффективный процесс, чем предполагалось ранее.

Эта работа является первым измерением химической десорбции и дает подробные описания во время реакций, которые являются ключевыми для понимания межзвездной химии серы. «Межзвездная химия имеет большое значение для понимания образования звезд, а также воды, метанола и, возможно, более сложных молекулярных видов», — говорит Наоки Ватанабе.

Больше информации: Y. Oba et al, An infrared measurement of chemical desorption from interstellar ice analogues, Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038/s41550-018-0380-9