Вивчення міжзоряного середовища через радіоспостереження молекул дозволяє астрономам простежити механізми зореутворення в темних областях галактики.
Властивості темного нейтрального середовища
Міжзоряне середовище (МЗС) складається з газу і пилу, що рухається в умовах майже абсолютного нуля. Ці речовини не випромінюють світла, тому їх важко виявити, однак вони “мають лінії поглинання, які детально показують, через який матеріал проходить світло на шляху до Землі” (Енді Томасвік). Завдяки цим лініям поглинання вдається аналізувати молекули, присутні на шляху світла від далеких об’єктів до спостерігача.
Харві Ліст і Мерівон Герін у своєму дослідженні, опублікованому на arXiv, описують спостереження 88 ліній зору, де світло від квазарів та галактик частково поглинається МЗС. Особливу увагу автори приділили радіодіапазону, що дозволив використовувати дані таких обсерваторій, як ALMA і Аризонська радіообсерваторія.
Ключові молекули як маркери зореутворення
Центральним компонентом аналізу став форміл-катіон (HCO?) — позитивно заряджена молекула, яка слугує індикатором молекулярного водню (H2). “HCO+ виявився найпоширенішою молекулою – він присутній у 72 з 86 ліній огляду” (Герін і Ліст). Велика кількість HCO? вказує на присутність H?, який безпосередньо не можна зафіксувати через відсутність яскравого випромінювання.
Іншою значущою молекулою є ціаністий водень (HCN), присутність якого раніше асоціювали з щільними зіркоутворювальними хмарами. Тепер відомо, що HCN є і в більш розрідженому середовищі, що змінює уявлення про механізм його утворення. “Вона присутня в усьому ISM, що змушує дещо уточнити процес формування цієї молекули” — зазначають автори.
Варіативність співвідношень і складність спостереження
Етинільний радикал (C2H), простий вуглеводень, є другим за поширеністю після HCO?. Він показує можливості трансформації простих органічних молекул в складніші в умовах космосу. Водночас, співвідношення C?H до HCO? змінюється залежно від наявності пилу та щільності середовища, що надає додаткову інформацію про місцеві фізичні умови.
Деякі молекули виявити набагато складніше. Наприклад, моносульфід вуглецю (CS) не був виявлений зовсім, а монооксид вуглецю (CO) був помічений тільки там, де є HCO+. Хоча він у 100 разів яскравіший, CO не додає нової інформації у присутності інших маркерів.
Перспективи та висновки
Хоча звичайні формільні радикали (HCO) теж присутні в МЗС, їхні слабкі лінії поглинання обмежують можливість використання їх як індикаторів. Натомість HCO? залишається головним молекулярним маркером для вивчення “темного” газу, що зрештою згуститься і стане основою для зір.
“Відстеження всіх цих газів… є одним з ефективних способів відстежити потенційні області зореутворення” — підсумовує Енді Томасвік. Удосконалення радіотелескопів та покращення чутливості спектрів дозволить найближчим часом краще зрозуміти процеси, які запускають утворення нових зір.