Авторы и права: ЕКА/Уэбб, НАСА, ККА, В. Роча и др. (Лейденский университет)
Международная группа астрономов с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA обнаружила множество молекул, от относительно простых, таких как метан, до сложных соединений, таких как уксусная кислота и этанол, в ранних стадиях протозвезд, где планеты еще не сформировались. . Это ключевые ингредиенты для создания потенциально обитаемых миров.
Присутствие сложных органических молекул (СОМ) в твердой фазе протозвезд было впервые предсказано десятилетия назад в ходе лабораторных экспериментов, а предварительные обнаружения этих молекул были сделаны другими космическими телескопами. Сюда входит программа Уэбба Early Release Science «Ледниковый период», в ходе которой были обнаружены разнообразные льды в самых темных и холодных областях молекулярного облака, измеренных на сегодняшний день.
Теперь, благодаря беспрецедентному спектральному разрешению и чувствительности инструмента среднего инфракрасного диапазона Уэбба (MIRI) в рамках программы JOYS+ (Наблюдения молодых протозвезд Джеймса Уэбба), эти COM были индивидуально идентифицированы и подтверждено их присутствие в межзвездных льдах. Это включает в себя надежное обнаружение ацетальдегида, этанола (то, что мы называем спиртом), метилформиата и, вероятно, уксусной кислоты (кислоты в уксусе) в твердой фазе.
«Это открытие способствует решению одного из давних вопросов астрохимии», — сказал руководитель группы Уилл Роча 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 твердой фазе в этом исследовании, ранее были обнаружены в теплой газовой фазе, теперь считается, что они возникают в результате сублимации льдов. Сублимация заключается в прямом переходе из твердого состояния в газообразное, не превращаясь в жидкость. Таким образом, обнаружение COM во льдах дает астрономам надежду на лучшее понимание происхождения других, еще более крупных молекул в космосе.
Международная группа ученых с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA обнаружила множество сложных углеродсодержащих (органических) молекул, окружающих две протозвезды. На этом рисунке показан спектр одной из двух протозвезд, IRAS 2A. Он включает в себя следы ацетальдегида, этанола, метилформиата и, вероятно, уксусной кислоты в твердой фазе. Эти и другие молекулы, обнаруженные там Уэббом, представляют собой ключевые ингредиенты для создания потенциально обитаемых миров. Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, Л. Хустак (STScI)
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+, поделилась: «Гарольд был особенно рад, что лабораторная работа по заданиям COM могла сыграть важную роль, поскольку к этому шли уже много времени».
Ученые также стремятся выяснить, в какой степени эти COM переносятся на планеты на гораздо более поздних стадиях эволюции протозвезды. СО 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 протозвездах. 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 химической сложности 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 перенесен внутрь планетообразующих дисков по мере развития протозвездной системы», — сказал ван Дишок. «Мы с нетерпением ждем возможности следовать этому астрохимическому шагу. шаг за шагом с большим количеством данных Уэбба в ближайшие годы».
Другая недавняя работа Пуне Назари из Лейденской обсерватории, размещенная на сервере препринтов arXiv, также вселяет надежды астрономов на обнаружение большей сложности во льдах после предварительного обнаружения метилцианида и этилцианида по данным Webb NIRSpec. Назари говорит: «Впечатляет, как Уэбб теперь позволяет нам дополнительно исследовать химию льда вплоть до уровня цианидов, важных ингредиентов в химии пребиотиков».
Информация от: Европейским космическим агентством
