Молекулярні хмари Чумацького Шляху приховують у собі щось на кшталт крижаних архівів — заморожені запаси води, вуглекислого газу та монооксиду вуглецю, накопичені за мільйони років. Місія NASA SPHEREx вперше змогла картографувати ці запаси не в окремих точках, а на площі, що перевищує 600 світлових років. Результати дослідження опубліковані в The Astrophysical Journal.
Це перша інфрачервона місія, спеціально спроєктована для пошуку такого льоду по всьому небу. Попередні телескопи — James Webb і вже завершений Spitzer — теж фіксували ці молекули, але точково, вздовж променя зору окремих яскравих зірок. SPHEREx показав, як лід розподілений у просторі — суцільними масивами, що збігаються з найщільнішими ділянками пилу.
Де народжується вода Всесвіту
Гігантські молекулярні хмари — це області газу і пилу, у яких щільні згустки речовини колапсують під власною гравітацією й дають початок новим зіркам. Саме тут, на думку дослідників, формується і зберігається більшість води у Всесвіті.
Лід прикріплюється до поверхні пилових частинок настільки дрібних, що за розміром вони порівнянні з часточками диму від свічки. Щільні хмари пилу захищають цей лід від жорсткого ультрафіолетового випромінювання молодих масивних зірок, які інакше випарували б його.
Дослідники вважають, що саме з таких резервуарів походить вода земних океанів, а також лід у кометах і на поверхнях інших планет і супутників Сонячної системи.
Ці масштабні заморожені комплекси схожі на «міжзоряні льодовики», здатні доставити величезний запас води в нові планетні системи, що народжуватимуться в цьому регіоні. Це вражаюча ідея — ми дивимося на карту речовини, яка може випадати дощем на новонароджені планети і потенційно підтримувати майбутнє життяФіл Корнгут, науковий керівник приладу SPHEREx, Caltech
Як інфрачервоне око бачить лід крізь пил
Унікальність SPHEREx у тому, що телескоп бачить небо у 102 кольорах інфрачервоного діапазону. Кожна довжина хвилі несе окрему інформацію — про галактики, зірки чи області формування планет.
Метод базується на тому, що різні типи льоду поглинають строго визначені довжини хвиль інфрачервоного світла. Якби хмара складалася лише з пилу, це світло проходило б крізь неї практично безперешкодно. Але там, де є лід, певні ділянки спектра гаснуть — і саме за цим провалом SPHEREx фіксує його присутність і густину.
Раніше такий підхід застосовували лише до окремих зірок, світло яких працювало як прожектор, підсвічуючи лід на своєму шляху. SPHEREx же аналізує розсіяне фонове світло, що просвічує крізь цілі хмари вздовж площини Галактики — там, де сконцентровано найбільше зірок, газу і пилу. Це дозволило вперше побачити просторовий розподіл льоду з високою деталізацією.
Телескоп запустили 11 березня 2025 року. До кінця 2025-го він завершив перший з чотирьох запланованих оглядів усього неба, під час яких складається тривимірна карта позицій сотень мільйонів галактик.
Cygnus X і туманність Північної Америки
Першими об'єктами детального аналізу стали регіони Cygnus X та туманність Північної Америки. Дослідники порівняли карти льоду з картами пилу в різних довжинах хвиль — і густина льоду точно наклалася на темні пилові смуги цих областей.
Це підтверджує гіпотезу: лід формується саме на поверхні найдрібніших пилинок, а найщільніші ділянки пилу є одночасно й найкраще захищеними від ультрафіолету зонами.
Втім, не всі типи льоду поводяться однаково. Вода і вуглекислий газ по-різному реагують на умови середовища: інтенсивність ультрафіолетового випромінювання від сусідніх молодих масивних зірок і нагрівання пилинок цим випромінюванням змінюють співвідношення різних видів льоду в хмарі.
Автори дослідження зазначають, що саме масштабний, «панорамний» погляд SPHEREx дає інформацію, недоступну при вивченні окремих невеликих ділянок неба.
Що попереду
Попереду ще три огляди всього неба. Команда місії планує з'ясувати, які фактори середовища впливають на швидкість формування різних типів льоду в різних куточках Галактики.
Головне питання залишається відкритим: як саме молекули, необхідні для хімії життя, потрапляють з міжзоряних хмар на новостворені планети. Дані SPHEREx перебувають у вільному доступі для науковців і всіх охочих.
