太阳系附近发现巨大发光氢云Eos

隐藏了亿万年的Eos——地球附近巨大的氢云——在紫外线下重见天日，这可能会彻底改变科学家探索恒星诞生地的方式。图片来源：Thomas Müller（HdA/MPIA）和Thavisha Dharmawardena（纽约大学）

由罗格斯大学研究人员领导的研究小组采用了一项创新技术，这项技术或将彻底改变我们对宇宙结构的理解。这颗古老的氢原子已经旅行了136亿年，它的发现为从银河系最近到最遥远的角落发现更多令人叹为观止的物质打开了大门。

由罗格斯大学新不伦瑞克分校天体物理学家领导的国际科学家团队发现了一个巨大的恒星形成云，这是迄今为止在天空中观测到的最大结构之一，也是距离地球和太阳最近的结构之一。

这片巨大的云团主要由氢构成，此前一直无人知晓，直到研究人员专门寻找其主要成分：氢分子。这是首次通过电磁波谱远紫外部分发射的光探测到分子云，为以这种方式探索宇宙开辟了新的可能性。

科学家们将这片云命名为“厄俄斯”（Eos），以希腊神话中黎明的化身——厄俄斯女神命名。他们的研究成果发表在今日（4月28日）出版的《自然天文学》杂志上。

科学家们发现了一团可能孕育恒星的云，并将其命名为“Eos”。它是天空中最大的单体结构之一，也是迄今为止探测到的距离太阳和地球最近的结构之一。图片来源：Thomas Müller (HdA/MPIA) 和 Thavisha Dharmawardena (NYU)

“这为研究分子宇宙开辟了新的可能性，”罗格斯大学文理学院物理与天文系副教授布莱克斯利·伯克哈特（Blakesley Burkhart）说道。他是该团队的负责人，也是该研究的作者之一。伯克哈特也是纽约熨斗研究所计算天体物理中心的一名研究科学家。

分子云由气体和尘埃组成，最常见的分子是氢，它是恒星和行星的基本组成部分，也是生命所必需的。分子云还含有其他分子，例如一氧化碳。分子云通常使用常规方法探测，例如无线电和红外观测，这些方法很容易捕捉到一氧化碳的化学特征。

为了完成这项工作，科学家们采用了不同的方法。

“这是有史以来第一个通过直接探测氢分子的远紫外辐射而发现的分子云，”伯克哈特说。“数据显示，通过远紫外荧光探测到发光的氢分子。这片云实际上在黑暗中发光。”

伊俄斯对地球和太阳系不构成威胁。科学家表示，由于距离地球较近，这颗气体云为研究星际介质内部结构的特性提供了独特的机会。

罗格斯大学天体物理学家布莱克斯利·伯克哈特领导的团队发现了分子氢气云Eos。图片来源：罗格斯大学

星际介质由气体和尘埃组成，填充星系内恒星之间的空间，是新恒星形成的原材料。

“当我们通过望远镜观察时，我们捕捉到整个太阳系的形成过程，但我们并不清楚其形成的具体过程，”伯克哈特说。“我们发现了初生恒星，这令人兴奋，因为我们现在可以直接测量分子云的形成和分解过程，以及星系如何开始将星际气体和尘埃转化为恒星和行星。”

这片新月形气体云距离地球约300光年，位于本泡的边缘。本泡是一个巨大的充满气体的空腔，环绕着太阳系。科学家估计，厄俄斯在天空中的投影非常巨大，相当于40颗卫星，质量约为太阳的3400倍。研究小组利用模型显示，预计厄俄斯将在600万年后蒸发。

纽约大学NASA哈勃研究员、该研究的共同第一作者 Thavisha Dharmawardena 表示：“使用远紫外荧光发射技术可以改写我们对星际介质的理解，揭示整个星系中隐藏的云层，甚至揭示宇宙黎明可探测的最远极限。”

Eos 是由韩国卫星 STSAT-1 上的一台名为 FIMS-SPEAR（荧光成像光谱仪的缩写）的远紫外光谱仪收集的数据向团队揭示的。远紫外光谱仪将材料发出的远紫外光分解成其组成波长，就像棱镜分解可见光一样，从而形成科学家可以分析的光谱。

当伯克哈特偶然发现这些数据时，这些数据刚刚于 2023 年公开发布。“这就像是在等待被探索，”她说。

伯克哈特表示，这些发现凸显了创新观测技术在推进宇宙理解方面的重要性。她指出，Eos 主要由分子氢气体组成，但主要成分是“一氧化碳暗物质”，这意味着它不包含太多这种物质，也不会发出常规方法探测到的特征信号。研究人员表示，这解释了 Eos 为何长期未能被发现。

“宇宙的故事就是数十亿年来原子重新排列的故事，”伯克哈特说。“目前存在于初生星云中的氢原子在大爆炸时期就已存在，最终落入我们的星系，并在太阳附近聚结。所以，这些氢原子经历了136亿年的漫长旅程。”

这一发现本身就有点令人惊讶。“我读研究生的时候，就有人告诉我们，直接观测氢分子是件很难的事，”纽约大学的达玛瓦德纳说，“我们竟然能在数据中看到这种我们之前以为不可能看到的云状物，这真是太不可思议了。”

Eos 也以 Burkhart 和团队成员支持的 NASA 太空任务命名。该任务旨在将探测分子氢的方法扩展到银河系的更大范围，通过研究分子云的演化来探究恒星的起源。

该团队正在搜寻远近分子氢云的数据。伯克哈特等人利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在arXiv上以预印本形式发表的一项研究报告称，他们初步发现了迄今为止最遥远的分子气体。

“利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们可能发现了距离太阳最远的氢分子，”伯克哈特说。“所以，我们利用远紫外辐射发现了一些距离太阳最近和最远的氢分子。”

编译自/ScitechDaily