Уральские астрохимики выяснили, почему астрономы неверно считали космический метан
Ученые из Уральского федерального университета воссоздали в лаборатории космический лед с метаном и записали его инфракрасные спектры. Исследователи объединили эти данные в открытую библиотеку, чтобы астрономы могли точнее расшифровывать информацию от телескопа «Джеймс Уэбб». Статью об эксперименте опубликовал журнал Astronomy & Astrophysics, а Российский научный фонд выделил на него грант. Главный автор текста — лаборант-исследователь Варвара Картеева.
В космосе метан часто замерзает на частицах пыли. Астрономы ищут этот газ, потому что на Земле его выделяют бактерии, и на других планетах он может указывать на жизнь. Однако в межзвездной среде газ появляется и без живых организмов. Чтобы его найти, ученые изучают инфракрасный свет далеких объектов. Каждая молекула поглощает свет на своих длинах волн и оставляет точный след — спектр. Раньше астрономам не хватало лабораторных спектров метана в разных химических смесях, поэтому они не могли достоверно анализировать данные из космоса.
Уральские астрохимики первыми записали спектры льда, где метан смешан с водой, углекислым газом, метанолом и аммиаком. Именно такие смеси образуются в темных молекулярных облаках, где зарождаются звезды. В вакуумной установке ISEAge исследователи заморозили пленки льда нанометровой толщины. Они охладили смеси до -263 и -266 градусов Цельсия. Такие температуры держатся в центрах холодных ядер, из которых потом формируются звезды.
Эксперимент показал, что вместе с другими веществами метан поглощает инфракрасный свет на 20% сильнее, чем в чистом виде. Раньше астрономы рассчитывали количество космического газа по спектрам чистого вещества. Теперь исследователи поняли, что прошлые расчеты по данным телескопа могли быть завышены на те же 20%. Также выяснилось, что метанол и аммиак меняют форму спектральных полос. Это помогает отличить такие смеси от метана с водой и понять, как газ появился в космосе.
Исследователи сравнили свои лабораторные спектры с данными, которые телескоп собрал у молодой звезды B335. Она находится в 5080000000000000 километрах от Земли в созвездии Орла. Ученые сопоставили информацию и выяснили, что 30% твердого метана вокруг этой звезды смешано с углекислым газом. Раньше астрономы думали, что метан там окружен молекулами воды. Количества метана и углекислого газа совпали. Это доказывает, что они появляются вместе, когда ледяные оболочки на космической пыли только начинают формироваться.
Авторы выложили все спектры в открытый репозиторий Zenodo. Руководитель проекта Антон Васюнин отметил, что в будущем команда планирует изучить лед вокруг других звезд и узнать, как соотносятся изотопы водорода и углерода в космическом метане.
На обложке коллектив авторов в лаборатории на фоне экспериментальной установки ISEAge. Источник: Антон Васюнин / УрФУ
Самое популярное
