RW Space

Глубоко в тонком узоре туманности Ориона мы наконец нашли важную молекулу углерода, никогда прежде не встречавшуюся в межзвездном пространстве.

Метений, также известный как метил-катион (CH_3). ⁺), представляет собой соединение углерода, которое, как давно предсказывалось, будет играть ключевую роль в органической химии в межзвездном пространстве. Теперь с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба ученые идентифицировали его в диске пыли и газа, окружающем молодую звезду, подтверждая правдоподобность этой роли.

Хотя CH₃+ не считается одним из основных компонентов жизни, ученые считают, что он помогает строить более сложные молекулы углерода. Поскольку жизнь, как мы знаем, основана на углероде, обнаружение CH₃⁺ в межзвездном пространстве имеет значение для нашего понимания того, как жизнь может возникнуть в других частях галактики.

«Это обнаружение не только подтверждает невероятную чувствительность Webb, но также подтверждает постулируемую центральную важность CH₃⁺ в межзвездной химии», – говорит астроном Мари-Алин. Martin-Drumel из Университета Париж-Сакле во Франции.

CH₃⁺ — очень интересная молекула. Он реагирует с широким спектром других молекул, но не с самым распространенным элементом в нашей Вселенной, водородом. Это означает, что он может стать ступенькой на пути к созданию более сложных молекул в межзвездной среде — краеугольным камнем межзвездной углеродной или органической химии, как считали ученые на протяжении десятилетий.

Но это не было замечено в наблюдениях за пределами Солнечной системы, а это означало, что мы не могли быть уверены его присутствия или роли. Многие такие наблюдения проводятся в радиодиапазоне; но CH₃⁺ не обладает необходимыми характеристиками, чтобы его можно было наблюдать с помощью радиотелескопов.

Именно здесь на помощь приходит JWST. Его исключительная инфракрасная чувствительность делает его идеальным для зондирования пыльных сред, где ожидается обнаружение CH₃⁺, поскольку инфракрасный свет может проходить сквозь пыль там, где другие длины волн рассеиваются.

Светодиод под руководством астронома Оливье Берне из Университета Тулузы во Франции, команда ученых внимательно изучила туманность Ориона, полученную спектрометром среднего инфракрасного диапазона JWST. Там они обнаружили загадочные яркие линии в спектре, которые, в конечном счете, лучше всего объяснялись присутствием CH₃⁺.

Местоположение это обнаружение было в диске из пыли и газа, вращающемся вокруг красного карлика по имени d203-506. Это общая черта новых звезд; они рождаются из плотного сгустка материала в молекулярном облаке в космосе, который разрушается под действием гравитации. Когда этот объект вращается, он скручивается в материале, образуя диск, который закручивается вокруг восходящей звезды, как вода вокруг водостока.

После того, как звезда сформирована, то, что осталось от диска, начинает формировать другие объекты, которые создают Планетарная система, такая как планеты, астероиды, кометы и луны. Наша Солнечная система родилась из такого диска; изучение дисков вокруг других звезд может помочь нам понять, как сформировалась Солнечная система и как здесь возникла жизнь.

Есть один довольно важный камень преткновения. Протопланетный диск d203-506 сильно облучается резким ультрафиолетовым излучением массивных звезд в непосредственной близости, и считается, что это обычная стадия жизни протопланетных дисков, поскольку большинство звезд формируются в звездных питомниках, где эти массивные звезды обычные. Данные метеоритов свидетельствуют о том, что наша Солнечная система тоже прошла через подобный этап.

Считается, что такое излучение оказывает довольно разрушительное воздействие на сложные органические молекулы. Поэтому выяснить, как они выжили достаточно хорошо для того, чтобы жизнь появилась позже, было чем-то вроде головной боли.

К счастью, команда нашла решение этой проблемы. Согласно их анализу, ультрафиолетовое излучение способствует образованию CH₃⁺. И ультрафиолетовое излучение не длится очень долго, космически говоря: массивные звезды, извергающие его, недолговечны, всего несколько миллионов лет до смерти.

Итак, когда молекула присутствует , а массивные звезды исчезли, CH₃⁺ может помочь сформировать более сложные молекулы углерода.

«Это ясно показывает, что ультрафиолетовое излучение может полностью изменить химический состав протопланетного диска, — говорит Берне.

— Он может сыграть решающую роль на ранних химических стадиях возникновения жизни, помогая производить CH_{3⁺ — то, что, возможно, ранее недооценивалось».}

Остаются вопросы о свойствах этой молекулы и роли, которую она играет в межзвездной химии. Команда говорит, что будущие исследования будут решать эти проблемы.

Исследование опубликовано в Nature.