大家好,我是魅力科学君,今天我们要聊的话题是:一项近日发表在《自然·天文学》上的最新研究表明,太阳系附近发现巨型结构,其跨度高达100光年。
根据介绍,此次研究主要致力于搜寻此前未被发现的分子云,简单来讲,分子云就是主要由分子构成的星际云,它们是宇宙中恒星诞生的主要场所,具有相当高的研究价值。
由于分子云有很多都位于宇宙中的“黑暗区域”,我们很难直接观测到它们的存在,因此在过去的研究中,科学家主要将一氧化碳来作为分子云的“示踪剂”,这是因为一氧化碳分子具有不对称结构和永久电偶极矩,能够在低温下通过转动能级的跃迁发射特定波段的电磁辐射(毫米波和亚毫米波)。
然而这样的方法却有很大的局限性,毕竟并不是所有的分子云都有足够数量的一氧化碳,也正因为如此,研究人员将目光投向了氢分子。
作为宇宙中丰度最高的元素,氢占据了可观测宇宙中大约73.9%的质量(不含暗物质和暗能量),所以在分子云中,氢分子的含量稳居第一,只不过由于氢分子是一种非常对称的分子,它们没有永久的永久电偶极矩,无法像一氧化碳分子那样在低温下发射特定波段的电磁辐射。
根据研究人员的介绍,此次研究采用了一种新的方法,其关键原理在于利用了氢分子在特定条件下的一个特性:远紫外荧光。
简单来讲,当氢分子暴露在紫外线辐射下时,它们会吸收这些高能量的光子,从低能态跃迁到高能态,而处于高能态的氢分子是不稳定的,它们又会释放出能量,回落到低能态,这个释放能量的过程并非简单地发出吸收的紫外线光子,而是通过一系列复杂的跃迁,辐射出波长在远紫外波段的光子,这就是所谓的远紫外荧光。
所以从理论上来讲,我们就可以通过远紫外荧光发现分子云的存在。
为了验证这种方法是否可行,研究人员对已知的远紫外波段的探测数据进行了大量的梳理,结果发现,在我们太阳系附近,就存在着一片巨大的分子云,随后研究人员将其命名为“厄俄斯”(Eos,古希腊神话中的黎明女神)。
研究人员表示,“厄俄斯”靠近一个能提供强大紫外线辐射的“光源”——“北银极支”(North Polar Spur),这是一个充斥大量电离气体和强磁场巨大区域,从银河系平面一直延伸到北天极,正是其释放出的紫外线辐射,帮助我们发现了“厄俄斯”的存在。
探测数据表明,这个巨型结构在整体上呈现为类似月牙的形状,其跨度高达100光年,位于距离地球仅约300光年的地方,在宇宙尺度上,这可以说是非常近了,如果我们可以直接看到它的话,其在天空中的视直径就大概是满月的40倍。
(↑“厄俄斯”的可视化效果图)
值得一提的是,尽管“厄俄斯”的估计质量约为太阳的2000倍,但它却没有足够的时间“孕育”出恒星,这是因为来自“北银极支”的高能光子和宇宙射线正在逐渐将其“打散”,根据此次研究的估算,平均每100万年,“厄俄斯”就会损失相当于600个太阳的质量,所以在不太遥远的未来,这个巨型结构就会完全消散在宇宙之中。
研究人员表示,“厄俄斯”的发现,证实这种全新的探测方法是有效的,而这只是一个开始,目前研究团队正在致力于更深入的研究,在未来,我们将有望找到更多此前未被发现的分子云,这将有助于我们更好地理解恒星及其行星系统的诞生和演化过程。
参考资料:A nearby dark molecular cloud in the Local Bubble revealed via H2 fluorescence. Nat Astron (2025),doi.org/10.1038/s41550-025-02541-7