Międzygwiezdne obłoki molekularne mogą funkcjonować jako detektory promieniowania kosmicznego

Jonizacja gazu w międzygwiazdowym obłoku molekularnym odgrywa kluczową rolę w jego ewolucji, pomagając regulować procesy ogrzewania i chłodzenia, a także tworząc nowe molekuły.

W przypadku gazu w Drodze Mlecznej, jonizacja jest regulowana przez niskoenergetyczne promieniowanie kosmiczne, szybko poruszające się protony lub jądra atomowe.

Bezpośrednie obserwacje z Ziemi badają tylko wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne, ponieważ wiatr słoneczny ogranicza jego przenikanie do Układu Słonecznego. W ciągu ostatnich kilku dekad całkowity stopień jonizacji został oszacowany pośrednio na podstawie obserwacji cząsteczek i jonów. Wartości te jednak opierają się na niepewnych szacunkach, takich jak gęstość gazu, szybkość reakcji chemicznych czy ilości wodoru.

Czytaj też: Myszy z kosmosu dowodzą, że promieniowanie nie musi stanowić zagrożenia

Masa obłoków molekularnych jest zdominowana przez wodór, a gaz w tych obłokach jest bardzo zimny. Wstrząsy przechodzące przez ten gaz mogą tymczasowo podgrzać cząsteczki.

Światło ultrafioletowe również może pobudzić gaz do promieniowania. Jednak wstrząsy wstępują rzadko, a promieniowanie ultrafioletowe nie może przeniknąć do głębi tych zimnych obłoków. Jednak promienie kosmiczne mogą przenikać przez chmury i dlatego uważa się, że ostatecznie zdominują jonizację.

Shmuel Bialy, astronom z Centrum Astrofizyki Uniwerystetu Harvarda modeluje linie emisyjne wodoru w zimnych obłokach wzbudzonych przez promieniowanie kosmiczne. Odkrył, że najwyraźniejsza emisja pochodzi z linii o długości fali bliskiej podczerwieni, powstających w wyniku wibracji i rotacji cząsteczek.

Czytaj też: Największe tajemnice kosmosu

Badacze są w stanie określić, czy molekuły zostały wzbudzone przez promienie kosmiczne oraz wyznaczyć ich natężenie. Obserwacje tych linii w obłokach w całej galaktyce pozwoliły by określić, jak efektywnie promienie kosmiczne przenikają obłoki i ograniczają procesy formowania się chmur oraz jak bardzo strumień promieni kosmicznych jest zróżnicowany w różnych miejscach w Drodze Mlecznej.