Международная группа ученых во главе со специалистами из Гавайского университета в Маноа выявила новый химический механизм, способный пролить свет на стремительное формирование сложных углеродных молекул в космическом пространстве. Это открытие может помочь разрешить давнюю загадку происхождения полициклических ароматических углеводородов – крупных соединений, состоящих из углерода и водорода, распространенных во Вселенной.

Полициклические ароматические углеводороды, сокращенно ПАУ, присутствуют в разнообразных космических средах, начиная от оболочек умирающих звезд и заканчивая межзвездными газовыми облаками. Их широкая распространенность давно известна научному сообществу, однако существующие теоретические модели не могли объяснить скорость их образования, необходимую для соответствия данным телескопических наблюдений и результатам анализа вещества, доставленного космическими миссиями с углеродистых астероидов, включая Рюгу.

Новое исследование указывает на то, что рост таких молекул может протекать значительно быстрее, чем считалось ранее. В отличие от предыдущих представлений о последовательном присоединении отдельных атомов углерода, обнаруженный механизм позволяет формировать сразу несколько новых химических связей за один цикл реакции, ускоряя создание крупных и сложных структур.

Ученые подтвердили этот процесс в лабораторных условиях, имитирующих экстремально высокие температуры, характерные для окрестностей стареющих звезд и других областей космоса с высокой энергетической активностью. В результате проведенных реакций были синтезированы несколько крупных полициклических ароматических углеводородов, существование которых предсказывалось теоретически, но происхождение которых оставалось труднообъяснимым в рамках предыдущих моделей.

По мнению исследователей, выявление данного механизма позволит глубже разобраться в процессах химической эволюции углерода, происходящих во Вселенной. Создание всё более сложных органических соединений играет ключевую роль в химических реакциях, затрагивающих звёздные объекты, планеты и вещество, из которого впоследствии формируются планетные системы.

«Данное открытие кардинально пересматривает существующие представления о формировании крупных углеродных молекул. «Это принципиально новый взгляд на формирование сложных органических соединений», — отметил один из авторов исследования Ральф И. Кайзер. Он подчеркнул, что ученые уже давно располагают сведениями о значительном количестве подобных соединений в космическом пространстве, однако не могли объяснить механизм их столь эффективного образования.

В ходе работы авторы определили более быстрый химический путь, посредством которого небольшие углеродные молекулы объединяются, образуя сложные структуры, которые можно наблюдать во всей Вселенной.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.