Астрономия — это наука о звездах. Тем не менее, современные инструменты наблюдения открывают нам невидимые процессы, происходящие в кажущейся безжизненной и холодной межзвездной среде. Как и почему ученые «поштучно» исследуют молекулы в космосе.
Звезды не появляются из ничего, но отследить газ и пыль, из которых впоследствии формируются звезды, крайне сложно. Они обращаются вокруг центра галактики при температурах, близких к абсолютному нулю, практически не излучая свет, что делает работу астрономов значительно сложнее. Однако часть этого усложнения на самом деле является ключом к пониманию межзвездного вещества. У него есть линии поглощения, которые уточняют, через какой материал проходит свет на своем пути к Земле.
В новой статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, Харви Лист из Американской национальной радиоастрономической обсерватории и Маривонн Джерин из Сорбонны подробно рассказывают о том, как отслеживание этих линий поглощения с помощью радиоастрономии может позволить проследить темную нейтральную среду межзвездного газа по всей галактике.
В статье представлены данные о 88 спектральных линиях обзора, которые в данном контексте являются прямой линией от Земли до яркого объекта, например, квазара или другой галактики. Когда свет от этих ярких объектов направляется к Земле, часть его поглощается межзвездной средой, создавая четкое темное пятно в спектре, исходящем от источника света.
Эти линии поглощения особенно заметны в радиочастотном диапазоне, поэтому в статье основное внимание уделялось данным, полученным от трех различных радиоантенн. Исследователи использовали данные Большой миллиметровой/субмиллиметровой антенны Атакама (ALMA), одного из самых известных радиотелескопов в мире, а также Института радиоастрономии в Сорбонне и Аризонской радиообсерватории. Некоторые данные были собраны еще 30 лет назад.
Авторы сосредоточились на шести различных ионах, причем с разной степенью успеха. Катион формила или карбонильная группа (HCO)+ оказался наиболее распространенной молекулой, зарегистрированной в 72 из 86 линий обзора, по которым были собраны данные. Это, казалось, является наилучшим показателем для предсказания наличия молекулярного газообразного водорода, самой распространенной молекулы во Вселенной, которую на самом деле сложно обнаружить. Формил образуется, когда H2 и атомы углерода и кислорода подвергаются воздействию космических лучей. Значительное количество (HCO)+ указывает на то, что в этой области будет большое количество H2.
Цианистый водород (HCN) также сыграл важную роль в исследовании. Ранее астрономы считали, что эта молекула встречается в больших количествах только в плотных газовых облаках, где активно формируются звезды. Однако в статье показано, что она присутствует во всей межзвездной среде, что требует дальнейшего изучения процесса образования этой молекулы.