Астрономы обнаружили одну из крупнейших молекул на основе углерода, обнаруженных в глубоком космосе, расположенную в молекулярном облаке Тельца, в 430 световых годах от Земли. Это открытие имеет важное значение, поскольку оно даёт дополнительные подсказки, которые могут помочь решить давнюю загадку в астро химии: откуда берется углерод, строительный блок жизни?
Молекула, называемая пиреном, состоит из четырех слитых плоских колец углерода. Поэтому она классифицируется как полициклический ароматический углеводород (ПАУ) — одна из самых распространенных сложных молекул в видимой Вселенной. ПАУ были впервые обнаружены в 1960-х годах в метеоритах , известных как углеродистые хондриты, которые являются остатками первичной туманности, образовавшей нашу Солнечную систему .
«Один из главных вопросов в формировании звезд и планет заключается в том, какая часть химического состава того раннего молекулярного облака унаследована и образует базовые компоненты Солнечной системы?» — заявил Бретт Макгуайр, доцент кафедры химии Массачусетского технологического института.
Считается, что ПАУ составляют около 20% углерода, обнаруженного в космосе, и присутствуют на разных стадиях жизни звезд, от их формирования до смерти. Их стабильность и устойчивость к ультрафиолетовому (УФ) излучению позволяют им выживать даже в суровых условиях глубокого космоса .
Исследователи говорят, что они начали поиски пирена и других ПАУ в облаке Тельца после того, как пирен был обнаружен в высоких концентрациях в образцах, собранных с околоземного астероида Рюгу . Обнаружение этих молекул в месте рождения нашей солнечной системы обеспечивает прямую связь, которую астрономы искали долгое время.
«Мы рассматриваем начало и конец, и они показывают одно и то же», — сказал Макгуайр. «Это довольно весомое доказательство того, что этот материал из раннего молекулярного облака попадает в лед, пыль и каменистые тела, из которых состоит наша Солнечная система».
Открытие было сделано с помощью радиоастрономии, крупного раздела астрономии , который наблюдает за небесными объектами, такими как звезды , планеты, галактики и облака пыли, в радиоспектре. Изучая радиоволны, исходящие от этих источников, астрономы могут узнать о составе, структуре и движении конкретных целей.
По сравнению с другими инструментами, используемыми для идентификации молекул в космосе, радиотелескопы дают возможность наблюдать отдельные молекулы, а не общие молекулярные группы. Они делают это, обнаруживая уникальные «отпечатки пальцев» электромагнитного излучения, которое молекула испускает или поглощает на определенных частотах, где каждая молекула имеет определенный набор вращательных и колебательных уровней энергии. Характерные радиоволны генерируются, когда молекула переходит между этими уровнями.
Это уже седьмой отдельный ПАУ, идентифицированный в космосе с тех пор, как мы впервые обнаружили его в 2021 году», — сказала Ильза Кук, доцент кафедры химии UBC. «[ПАУ] имеют схожие химические структуры со строительными блоками жизни. Узнавая больше о том, как эти молекулы образуются и транспортируются в космосе, мы узнаем больше о нашей собственной Солнечной системе и, следовательно, о жизни в ней».
Астрономы подсчитали, что пирен составляет около 0,1% углерода, обнаруженного в облаке. «Это абсолютно огромное изобилие. Почти невероятный сток углерода. Это межзвездный остров стабильности», — сказал Макгуайр.
Что было еще более интригующим для команды, помимо обнаружения пирена в месте зарождения нашей солнечной системы, так это тот факт, что измеренная температура облака составила всего 10 Кельвинов (-263 градуса Цельсия). На Земле ПАУ образуются в ходе высокотемпературных процессов, а именно при сгорании ископаемого топлива. Поэтому их обнаружение в такой холодной среде было удивительным. «Будущая работа направлена на изучение того, могут ли ПАУ образовываться где-то в чрезвычайно холодном месте или они прибывают из другого места во Вселенной , возможно, через агонию старой звезды», — сказал Кук.