星际空间中宇宙射线激发 H$_2$ 的首次探测

恒星和行星在寒冷、幽暗的分子云中形成。在这些稠密区域，星光无法渗透，宇宙射线（CRs）是主要的电离源——驱动星际化学作用（Dalgarno, 2006, PNAS, 103, 12269）、决定气体温度（Goldsmith 等, 1969, ApJ, 158, 173），以及使其与磁场耦合（McKee & Ostriker, 2007, ARA&A, 45, 565; arXiv:0707.3514）。这些效应共同调节云的坍缩以及星形成的起始。尽管如此，宇宙射线电离率 $\zeta$ 从未被直接测量。相反，这一基本参数是通过间接化学探测器和不确定的假设进行推断的，导致引文值跨近两个数量级，限制了我们对星形成物理的理解。本文报告了首次直接探测到 CR 激发的振动 H$_2$ 辐射，利用《詹姆斯·韦伯太空望远镜》（JWST）对星eless 核 Barnard 68（B68）的观测。观察到的辐射模式与 CR 激发的理论预测相吻合，确认了数十年来长期被视为观测上不可达的理论提议。这一结果使得 $\zeta$ 的直接测量成为可能，实际上将分子云转化为大尺度、以光年计量的宇宙射线探测器。它为宇宙射线在星形成和银河演化中的起源、传播及其作用打开了一托变革性的观测窗口。