Уэбб находит этанол в протопланетном диске

Протопланетный диск
Иллюстрация, показывающая молодую звезду, окружённую протопланетным диском. Авторы и права: European Southern Observatory.

Международная группа астрономов с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба обнаружила множество молекул, от относительно простых, таких как метан, до сложных соединений, таких как уксусная кислота и этанол, в протопланетных дисках далёких звёзд. Это ключевые ингредиенты для создания потенциально обитаемых миров.

Присутствие сложных органических молекул (СОМ) в твёрдой фазе протозвёзд было впервые предсказано десятилетия назад на основе лабораторных экспериментов, а предварительные обнаружения этих молекул были сделаны другими космическими телескопами. Сюда входит программа Уэбба “Ледниковый период”, в ходе которой были обнаружены разнообразные льды в самых тёмных и холодных областях молекулярного облака.

Теперь, благодаря беспрецедентному спектральному разрешению и чувствительности инструмента среднего инфракрасного диапазона Уэбба (MIRI) в рамках программы JOYS+, эти COM были индивидуально идентифицированы и подтверждено их присутствие в межзвёздных льдах. Наблюдения включают в себя надёжное обнаружение ацетальдегида, этанола (то, что мы называем спиртом), метилформиата и, вероятно, уксусной кислоты в твёрдом виде.

“Это открытие способствует решению одного из давних вопросов астрохимии”, – сказал руководитель группы Уилл Роша из Лейденского университета в Нидерландах. “Каково происхождение СОМ в космосе? Они образуются в газовой фазе или во льдах? Обнаружение СОМ во льдах предполагает, что твердофазные химические реакции на поверхности холодных частиц пыли могут создавать сложные виды молекул”.

Поскольку несколько СОМ, в том числе обнаруженные в твёрдой фазе в этом исследовании, ранее были обнаружены в тёплой газовой фазе, теперь считается, что они возникают в результате сублимации льдов. Сублимация заключается в прямом переходе из твёрдого состояния в газообразное, не превращаясь в жидкость. Таким образом, обнаружение COM во льдах даёт астрономам надежду на лучшее понимание происхождения других, ещё более крупных молекул в космосе.

Гарольд Линнарц на протяжении многих лет возглавлял Лабораторию астрофизики в Лейдене и координировал измерения данных, использованных в исследовании, опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Эвин ван Дишок из Лейденского университета, один из координаторов программы JOYS+, отметила: “Гарольд был особенно рад, что лабораторная работа по поиску COM могла сыграть важную роль, поскольку к этому шли уже много времени”.

Учёные также стремятся выяснить, в какой степени эти COM переносятся на планеты на гораздо более поздних стадиях эволюции протозвезды. СОМ во льдах более эффективно транспортируются в планетообразующие диски, чем газ из облаков. Таким образом, эти ледяные COM могут быть унаследованы кометами и астероидами, которые, в свою очередь, могут столкнуться с формирующимися планетами. В этом сценарии на эти планеты могут быть доставлены COM, потенциально обеспечивая ингредиенты для процветания жизни.

Научная группа также обнаружила более простые молекулы, в том числе метан, муравьиную кислоту (которая делает укусы муравьев болезненными), диоксид серы и формальдегид. Диоксид серы, в частности, позволяет команде исследовать баланс серы, доступный в протозвёздах. Кроме того, он представляет пребиотический интерес, поскольку существующие исследования показывают, что серосодержащие соединения играли важную роль в запуске метаболических реакций на примитивной Земле. Также были обнаружены отрицательные ионы; они входят в состав солей, которые имеют решающее значение для дальнейшего развития химических соединений при более высоких температурах. Это указывает на то, что льды могут быть гораздо более сложными и требуют дальнейших исследований.

Особый интерес представляет то, что один из исследованных источников, IRAS 2A, характеризуется как протозвезда малой массы. Таким образом, IRAS 2A может иметь сходство с первобытными стадиями нашей Солнечной системы. Если это так, то химические виды, идентифицированные в этом источнике, вероятно, присутствовали на первых этапах развития нашей Солнечной системы, а затем были доставлены на примитивную Землю.

Все эти молекулы могут стать частью комет и астероидов и, в конечном итоге, новых планетных систем, когда ледяной материал будет перенесён внутрь планетообразующих дисков по мере развития протозвёздной системы.

Оставьте комментарий