Obłoki gazowe w regionie Cygnus X, regionie, w którym powstają gwiazdy, składają się z gęstego jądra cząsteczkowego wodoru (H₂) i powłoka atomowa. Te zespoły chmur dynamicznie oddziałują na siebie, aby szybko tworzyć nowe gwiazdy. Tak wynika z obserwacji przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Instytutu Astrofizyki Uniwersytetu w Kolonii oraz Uniwersytetu Maryland.

Do tej pory nie było jasne, jak dokładnie przebiega ten proces. Region Cygnus X to rozległy, świetlisty obłok gazu i pyłu znajdujący się około 5000 lat świetlnych od Ziemi. Wykorzystując obserwacje linii widmowych zjonizowanego węgla (CII), naukowcy wykazali, że chmury formowały się tam przez kilka milionów lat, co jest procesem szybkim jak na standardy astronomiczne. Wyniki badań „Zjonizowany węgiel jako znacznik do składania obłoków międzygwiazdowych” ukażą się w kolejnym numerze Astronomia przyrody.

Obserwacje przeprowadzono w ramach międzynarodowego projektu kierowanego przez dr Nicolę Schneider z Uniwersytetu w Kolonii i prof. Alexandra Tielensa z Uniwersytetu Maryland w ramach programu FEEDBACK na pokładzie latającego obserwatorium SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy). Nowe odkrycia modyfikują wcześniejsze spostrzeżenia, że ​​ten specyficzny proces formowania się gwiazd jest quasi-statyczny i dość powolny. Obserwowany obecnie dynamiczny proces formowania wyjaśnia również powstawanie szczególnie masywnych gwiazd.

Porównując rozkład zjonizowanego węgla, cząsteczkowego tlenku węgla i atomowego wodoru, zespół odkrył, że powłoki międzygwiazdowych obłoków gazowych są zbudowane z wodoru i zderzają się ze sobą z prędkością do dwudziestu kilometrów na sekundę.

„Tak duża prędkość powoduje kompresję gazu w gęstsze obszary molekularne, w których powstają nowe, głównie masywne gwiazdy. Potrzebowaliśmy obserwacji CII, aby wykryć ten skądinąd„ ciemny ”gaz” – powiedział dr Schneider. Obserwacje po raz pierwszy pokazują słabe promieniowanie CII z obrzeży chmur, którego wcześniej nie można było zaobserwować. Tylko SOFIA i jej czułe instrumenty były w stanie wykryć to promieniowanie.

SOFIA była obsługiwana przez NASA i Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) do września 2022 roku. Obserwatorium składało się z przerobionego Boeinga 747 z wbudowanym 2,7-metrowym teleskopem. Koordynował je niemiecki Instytut SOFIA (DSI) oraz Uniwersyteckie Stowarzyszenie Badań Kosmicznych (USRA). SOFIA obserwowała niebo ze stratosfery (powyżej 13 kilometrów) i obejmowała podczerwony obszar widma elektromagnetycznego, tuż poza tym, co widzą ludzie.

W ten sposób Boeing przeleciał nad większością pary wodnej w ziemskiej atmosferze, która w przeciwnym razie blokuje światło podczerwone. Pozwoliło to naukowcom obserwować zakres długości fal, który nie jest dostępny z Ziemi. W celu uzyskania aktualnych wyników zespół wykorzystał odbiornik upGREAT zainstalowany na SOFIA w 2015 roku przez Instytut Radioastronomii im. Maxa Plancka w Bonn i Uniwersytet w Kolonii.

Chociaż SOFIA już nie działa, zebrane do tej pory dane są niezbędne do podstawowych badań astronomicznych, ponieważ nie ma już instrumentu, który obszernie mapuje niebo w tym zakresie długości fal (zwykle od 60 do 200 mikrometrów).

Aktywny obecnie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba prowadzi obserwacje w podczerwieni na krótszych falach i skupia się na przestrzennie małych obszarach. Dlatego analiza danych zebranych przez SOFIA jest w toku i nadal dostarcza ważnych informacji – również dotyczących innych regionów formowania się gwiazd. „Na liście źródeł FEEDBACK znajdują się inne obłoki gazowe na różnych etapach ewolucji, gdzie teraz szukamy słabego promieniowania CII na obrzeżach obłoków, aby wykryć podobne interakcje jak w regionie Cygnus X” – powiedział dr. Schneidera.