长期不可见的巨大分子云在太阳系附近被发现

这个长期以来对科学家不可见的巨大氢球，是通过寻找其主要成分——分子氢——而得以揭示的。这一发现标志着首次在电磁波谱的远紫外波段利用发射光探测到分子云，并为使用该方法进行进一步探索开辟了道路。

科学家们将这个分子氢云命名为“Eos”，灵感源自希腊神话中象征黎明化身的女神。他们的发现概述在一项发表于《自然·天文学》的研究中。

领导该团队并参与此项研究的罗格斯大学文理学院物理与天文系副教授布莱克斯利·伯克特表示：“这为研究分子宇宙开辟了新的可能性。”伯克特同时也是纽约弗拉铁学院计算天体物理学中心的研究科学家。

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构建模块，对生命至关重要。分子云还包含一氧化碳等其他分子。通常使用射电和红外观测等传统方法探测分子云，这些方法能轻易捕捉到一氧化碳的化学特征。

在这项工作中，科学家们采用了不同的方法。

“这是有史以来首个通过直接寻找分子氢的远紫外辐射而发现的分子云，”伯克特说。“数据显示，通过远紫外荧光探测到了发光的氢分子。这片云确实在黑暗中发光。”

Eos对地球和太阳系不构成威胁。科学家表示，由于其邻近性，这片气体云为研究星际介质中结构的性质提供了独特机会。

星际介质由填充星系内恒星之间空间的气体和尘埃组成，是新恒星形成的原材料。

“当我们通过望远镜观测时，我们捕捉到整个太阳系正在形成的瞬间，但我们并不详细了解这是如何发生的，”伯克特说。“我们对Eos的发现令人振奋，因为我们现在可以直接测量分子云如何形成和解离，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。它位于本地泡的边缘，这是一个包围太阳系的巨大充气空腔。科学家估计Eos在天空中的投影范围广阔，横跨约40个月球直径，质量约为太阳的3400倍。该团队使用模型预测其将在600万年内蒸发消散。

“利用远紫外荧光发射技术可能会改写我们对星际介质的理解，揭示遍布银河系甚至宇宙黎明最远可探测极限处的隐藏分子云，”该项研究的共同第一作者、美国宇航局哈勃学者、纽约大学的塔维沙·达玛瓦德纳表示。

Eos是在名为FIMS-SPEAR（荧光成像光谱仪的缩写）的远紫外光谱仪采集的数据中向团队显露的。该仪器曾在韩国卫星STSAT-1上运行。远紫外光谱仪将物质发出的远紫外光分解为其组成波长，就像棱镜分解可见光一样，生成可供科学家分析的光谱。

这些数据在2023年刚公开发布时被伯克特偶然发现。

“它就像是等待着被探索，”她说道。

伯克特指出，这一发现凸显了创新观测技术在推进宇宙认知方面的重要性。她强调，Eos主要由分子氢气主导，但大部分是“一氧化碳暗弱”区域，这意味着它不含大量此类物质，也未发射出传统方法可探测的特征信号。研究人员称，这解释了Eos为何长期未被识别。

“宇宙的叙事是原子在数十亿年间重新排列的故事，”伯克特说。“如今存在于Eos云中的氢自宇宙大爆炸之时便已存在，最终坠入银河系并在太阳附近聚集。因此，这些氢原子已历经136亿年的漫长旅程。”

此发现本身多少带着意外色彩。

“我在研究生时期曾被教导，分子氢无法轻易直接观测，”纽约大学的达玛瓦德纳说。“我们能在本不指望看到的数据中发现这片云，这相当不可思议。”

Eos也得名于伯克特及团队其他成员支持的一项美国宇航局拟议空间任务。该任务旨在将探测分子氢的方法扩展到银河系更广阔区域，通过研究分子云的演化来探究恒星起源。

该团队正在仔细筛查数据，搜寻远近各处的分子氢云。伯克特等人在arXiv发表的预印本研究报告中称，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）可能初步发现了迄今为止最遥远的分子气体。

“利用JWST，我们可能发现了距离太阳最远的氢分子，”伯克特说。“因此，我们通过远紫外辐射既发现了最近也发现了最远的氢分子。”

科学团队的其他成员来自以下机构：以色列海法理工学院；英国伦敦玛丽女王大学和伦敦大学学院；美国爱荷华州爱荷华市爱荷华大学；韩国大田天文与空间科学研究所、科学技术院和韩国科学技术院；德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所；美国德克萨斯州奥斯汀市德克萨斯大学奥斯汀分校；美国亚利桑那州图森市亚利桑那大学；加州大学伯克利分校；法国吉夫市巴黎西岱大学；巴尔的摩太空望远镜科学研究所和约翰霍普金斯大学；加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学；纽约哥伦比亚大学；以及马萨诸塞州剑桥哈佛-史密松天体物理中心。