«Остров стабильности»: в ближайшей «звездной колыбели» нашли молекулу углерода
Команда исследователей из Массачусетского технологического института обнаружила, что в молекулярном облаке Тельца присутствует большое количество пирена. Он представляет собой разновидность крупных углеродсодержащих молекул, известных как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Находка приближает ученых к разгадке астрохимической тайны: откуда во Вселенной берется углерод и что с ним происходит дальше. По мнению авторов статьи, это поможет понять, как сформировалась наша Солнечная система.
Пирен, который является конденсированным ПАУ, был найден в молекулярном облаке Тельца — ближайшей к Солнцу области звездообразования. Облако, которое находится в 430 световых годах от Земли (примерно в четырех квадриллионах километров), содержит сотни молодых звезд, образовавшихся совсем недавно. Особый интерес к этой «звездной колыбели» в институте возник из-за астероида Рюгу, образцы которого были доставлены на нашу планету в 2020 году. В пробах нашли большое количество пирена.
Полициклические ароматические углеводороды — это класс соединений, в структуре которых есть спаянные бензольные кольца. Простейшим ПАУ является бензол, содержащий одно кольцо, в то время как у пирена их четыре. По оценке ученых, в составе ПАУ находится около 20% всего углерода во Вселенной.
«Большинство ПАУ являются канцерогенными на Земле, поскольку обычно образуются при сжигании ископаемого топлива, но их химическая структура сходна со строительными блоками жизни. Узнавая больше о том, как эти молекулы формируются и перемещаются в космосе, мы узнаем больше о нашей собственной солнечной системе и, следовательно, о жизни в ней», — подчеркнула соавтор исследования доктор Ильза Кук.
Для обнаружения ПАУ в космосе исследователи анализируют спектры инфракрасного излучения от сравнительно холодных объектов — молекулярно-пылевых облаков и туманностей, где активно образуются звезды. Однако в случае с пиреном ситуация немного сложнее, поскольку он невидим для радиоастрономических методов. «Мы не можем использовать инфракрасную спектроскопию для однозначной идентификации отдельных ПАУ в космосе», — объяснила научный сотрудник Массачусетского технологического института Габи Венцель.
Чтобы обнаружить пирен, ученым пришлось искать его производное — изомер цианопирена, сигнал которого может уловить радиотелескоп. Но перед этим исследователи сначала создали молекулу в лаборатории и проанализировали излучаемый ею сигнал, получив представление о том, что искать в газовом облаке. В конечном счете, молекула пирена была обнаружена в облаке с помощью телескопа Грин-Бэнк. Найти ее удалось благодаря тому, что цианопирен вступил в реакцию с цианидом и нарушил симметрию пирена.
«Это уже седьмой случай обнаружения ПАУ в космосе с тех пор, как мы впервые обнаружили его в 2021 году», — подчеркнули авторы статьи, добавив, что это самая крупная молекула, когда-либо обнаруженная методами радиоастрономии, а также третья по величине из обнаруженных в космосе. По подсчетам ученых, на долю пирена приходится около 0,1% углерода, найденного в облаке. «Это совершенно невероятное количество. Почти невероятный источник углерода. Это межзвездный остров стабильности», — удивились ученые.
Температура газового облака составляет всего около 10 Кельвинов, или -260 градусов по Цельсию. По мнению исследователей, это позволяет предположить, что ПАУ могут образовываться и при очень низких температурах. «Это удивительно, учитывая, что на Земле они образуются при очень высоких температурах», — говорят в институте. Поэтому в рамках будущих исследований ученые намерены выяснить, могут ли ПАУ образовываться в чрезвычайно холодных местах, или же они попадают в подобные среды из других уголков Вселенной. Также они хотят попробовать найти в молекулярном облаке Тельца более крупные молекулы ПАУ.
Ранее другая группа ученых обнаружила первую в истории «стимпанк»-экзопланету. Она обладает мощной атмосферой, почти целиком состоящей из перегретого водяного пара. Этот мир богат такими же тяжелыми молекулами, как и на планетах земной группы Солнечной системы.
Самое популярное
