Международная команда исследователей впервые в истории астрономии прямо измерила влияние космических лучей внутри холодного молекулярного облака. Это открытие, сделанное с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», проливает свет на процессы, происходящие в светонепроницаемых областях космоса, где рождаются звёзды и планеты.
Объектом изучения выступило облако Барнард 68, расположенное на расстоянии около 500 световых лет от Земли в созвездии Змееносца. Температура в его недрах составляет −264 °C, а плотность настолько велика, что свет почти не проникает внутрь. В этих условиях ключевую роль играют космические лучи — высокоэнергетические заряженные частицы из глубокого космоса. Они ионизируют газ, регулируют химию и температуру, делая возможным формирование сложных молекул.
До сих пор учёные могли лишь косвенно оценивать степень этого воздействия, измеряя концентрацию редких молекул и ионов и строя сложные химические модели с множеством допущений. Теперь же, благодаря беспрецедентной чувствительности «Джеймса Уэбба», исследователям под руководством Техниона — Израильского технологического института удалось зафиксировать крайне слабое инфракрасное свечение молекулярного водорода, прямо возбуждённого космическими лучами. Были чётко обнаружены три спектральные линии, существование которых теоретически предсказывалось десятилетиями.
Доктор Брандт Гачес из Дуйсбург-Эссенского университета, участвовавший в исследовании, отметил, что прямое наблюдение этих линий открывает новое окно в изучение физики и химии космических лучей. Полученные данные позволяют напрямую измерить ключевой параметр — скорость ионизации космическими лучами, которая определяет химическую жизнь молекулярных облаков. Последующее исследование, уже готовящееся к публикации, использует эти наблюдения для прямого измерения того, как быстро космические лучи теряют энергию в плотных облаках.
Это открытие знаменует начало новой эпохи в исследовании звёздообразования. Учёные уже получили разрешение на дальнейшие наблюдения с «Джеймса Уэбба» для расширения этого анализа на другие близлежащие молекулярные облака.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.