При вращении трехуглеродного катиона водорода в облаке межзвездного газа, — согласно теоретическим предсказаниям, сделанным еще в 1986 году, — должно возникать особое излучение. Долгое время его не удавалось обнаружить, даже в лабораторных условиях. И вот теперь группа астрономов из Университета Джонса Хопкинса, используя космический телескоп «Джеймс Уэбб», зафиксировала это неуловимое излучение в области, расположенной на расстоянии тысяч световых лет от Земли.
Уникальность этого открытия становится понятной, если обратить внимание на необычную форму этой молекулы. Она состоит из трех ядер водорода, объединенных вместе и использующих сообща всего два электрона. Ядра образуют равносторонний треугольник — это означает, что у молекулы нет постоянного дипольного момента и отсутствует спектр чистого вращения. Иными словами, при вращении молекулы ее электрический заряд остается равномерно распределенным; не возникает никакого дисбаланса, который мог бы породить электромагнитное излучение — то самое, которое обычно испускают молекулы в процессе вращения.
Тем не менее, в 1986 году астрофизики из Чикагского университета рассчитали, что триводород все же способен испускать очень слабое излучение во время вращения. Они предположили, что при вращении молекулы центробежные силы слегка искажают ее идеально симметричную форму. В результате возникает крошечный электрический дипольный момент, который и позволяет молекуле испускать излучение.
На протяжении четырех десятилетий это предсказание оставалось неподтвержденным.
Сигнал был настолько слабым, что его не удавалось обнаружить даже в лабораторных экспериментах. Однако возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» и бурное поведение новорожденной звезды изменили ситуацию.
На ранних этапах жизни звезд из-за мощного выброса энергии возникают струи частиц, движущихся со скоростью в сотни километров в секунду. Сталкиваясь с молекулярным облаком, эти струи порождают колоссальные ударные волны, которые разогревают газ до тысяч градусов, заставляя его ярко светиться. Чувствительный телескоп «Уэбб» воспринимает это инфракрасное излучение.
Проанализировав данные, собранные телескопом при наблюдении за объектом «Хербига — Аро 168» (HH 168), астрономы заметили нечто необычное. Среди ИК-излучения обнаружился ряд чрезвычайно слабых спектральных линий. Длины волн этих линий совпали с теоретическими значениями для вращательных переходов трехуглеродного катиона водорода (H₃⁺), рассчитанными еще 40 лет назад.
Более того, это не одна линия, а 26 отдельных спектральных линий, выявленных с высокой статистической достоверностью. Самая интенсивная из них зафиксирована на уровне 72 сигм — что практически исключает вероятность ошибки.
Это открытие должно помочь ученым лучше понять физику мощных ударных волн, порождаемых молодыми звездами, а также прояснить судьбу этой важнейшей молекулы в эпицентре космических катаклизмов.
Космические лучи, открытые более ста лет назад, продолжают ставить ученых в тупик. Эти высокоэнергетические частицы зарождаются в далеких и мощных источниках — пульсарах, взрывах сверхновых джетах черных дыр. Международный проект DAMPE по изучению частиц темной материи обнаружил важную закономерность в распределении первичных ядер космических лучей, от протонов до железа.
