Заглянуть за пределы CO: радиосигналы углерода открывают тайну звездообразования

Международная группa астрономов совершила прорыв в изучении процессов звездообразования, создав первые в истории крупномасштабные карты загадочной формы материи, известной как темный молекулярный газ CO. Объектом их исследования стал один из самых активных звездных «роддомов» в нашей Галактике — регион Лебедь X, расположенный на расстоянии примерно 5000 световых лет. Эти выводы, полученные с помощью телескопа Green Bank (GBT), позволяют по-новому взглянуть на то, как формируются звезды в Млечном Пути.

На протяжении десятилетий науке было известно, что звезды рождаются в облаках холодного молекулярного водорода. Однако значительная часть этого водорода остается невидимой для большинства телескопов, так как он не испускает легко обнаруживаемого излучения. Традиционным методом поиска таких облаков было наблюдение за молекулой оксида углерода (CO), которая служит надежным индикатором зон звездообразования. Но у этого метода существовал серьезный недостаток: оказалось, что обширные запасы газа, участвующего в формировании звезд, не излучают в линии CO. Этот невидимый материал, названный темным молекулярным газом CO, долгое время оставался одним из крупнейших «слепых пятен» в астрономии.

Новое исследование позволило преодолеть это ограничение. Астрономы впервые составили карту скрытого газа на огромной площади неба, более чем в 100 раз превышающей площадь полной Луны. Для этого они использовали принципиально иной метод — наблюдение радиоспектральных линий рекомбинации атомов углерода, известных как CRRL. Составленная карта охватила оживленный регион Лебедь X, который представляет собой своего рода космический мегаполис, переполненный новорожденными звездами. Кимберли Эмиг, ведущий автор исследования, сравнила этот прорыв с внезапным включением света в темной комнате, где обнаружились многочисленные структуры, о существовании которых ученые даже не подозревали.

Полученная карта показала, что темный газ образует обширную и сложную сеть структур, включая дуги, хребты и паутины, которые пронизывают всю область Лебедя X. Эти формы визуализируют те области, где материал, необходимый для формирования звезд, накапливается и уплотняется, еще до того как он становится видимым в виде молекулярных облаков CO. Данное исследование демонстрирует, что слабые радиосигналы углерода на очень низких частотах являются чрезвычайно мощным инструментом, который напрямую связывает обычную, но невидимую материю с процессом рождения новых звезд.

Анализ данных выявил, что темный газ не является статичным. Он находится в постоянном движении, причем скорости его потоков оказались значительно выше, чем предполагалось ранее. Эта турбулентность может оказывать существенное влияние на темпы звездообразования. Кроме того, ученые обнаружили прямую корреляцию между яркостью линий углерода и интенсивным излучением от уже существующих в регионе звезд. Это подчеркивает ключевую роль звездного света в процессах галактической рециркуляции материи.

Как объясняет Кимберли Эмиг, возможность сделать невидимое видимым позволяет, наконец, проследить полный цикл преобразования исходного материала в Галактике: от простых атомов к сложным молекулярным структурам, которые впоследствии становятся звездами, планетами и, возможно, основой для жизни.

Данная работа знаменует собой лишь начало понимания этих ранее скрытых сил. Телескоп Green Bank подтвердил свой статус ведущего мирового инструмента для подобных изысканий, а текущие и будущие масштабные обзоры, такие как проект по изучению диффузного ионизированного газа, позволят применить этот метод к другим регионам Млечного Пути. Полученные данные станут основой для новых, более точных моделей, описывающих, как наша и другие галактики формируют гигантские облака, дающие жизнь новым звездам.