Предполагают, что органические молекулы, являющиеся строительными блоками жизни, возникают в космосе.
Однако точное место их формирования и способы доставки на планеты остаются главной загадкой астрономии и планетологии. Ключевым фактором в решении этой задачи может быть наличие льда в межзвездной среде. В холодных и плотных областях Галактики атомы и молекулы прикрепляются к поверхностям твердых частиц субмикронного размера (пыли), что приводит к образованию межзвездного льда. Этот процесс похож на образование снега в земных облаках.
Учёные из Университета Ниигаты и Токийского университета (Япония). провели наблюдения С помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки (ALMA) в Чили изучили молекулярный газ двух загадочных межзвездных объектов, обнаруженных японским инфракрасным спутником AKARI в 2021 году. Объекты богаты межзвездным льдом, содержащим воду и органические молекулы, но их свойства оставались неясными. Межзвездные льды обычно обнаруживаются в плотных областях звездообразующих облаков, но эти два объекта не относятся ни к одному из известных звездообразующих регионов.
Группа исследователей использовала телескоп ALMA для наблюдения за объектами на длине волны около 0,9 мм. Если инфракрасные наблюдения эффективны для изучения твердых материалов, то радионаблюдения более полезны для анализа движения и состава сопутствующих газов. Если эти два межзвездных объекта формируют звезды, то благодаря высокому пространственному разрешению и чувствительности ALMA можно будет обнаружить различные молекулярные выбросы. Кроме того, если в направлении этих объектов находится ранее не обнаруженное молекулярное облако, оно проявилось бы в виде пространственно протяженных выбросов угарного газа.
Наблюдения выявили результат, отличающийся от прогнозов. Места расположения двух ледяных объектов характеризовались лишь линейными эмиссиями угарного газа и монооксида кремния. Распределение этих линий было очень компактным — меньше одной угловой секунды. С помощью данных ALMA группа исследователей изучила расстояние, движение, размер и химический состав молекулярного газа, привязанного к этим объектам.
Анализ скоростей в прямой видимости позволил предположить, что два объекта находятся примерно за 30 000-40 000 световых лет от Земли. Разная скорость указывает на то, что объекты кинематически независимы и находятся на разных расстояниях. При этом их разделяет около трех угловых минут на небесной сфере, а цвета, яркость и особенности межзвездного льда схожи.
Объекты с льдом между звёздами обычно окружены большой массой пыли, из-за чего ярко светятся в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн. Однако наблюдения ALMA в данном исследовании не показали субмиллиметрового излучения от двух ледяных объектов, выявив необычный состав энергии, который не соответствует характеристикам известных ранее межзвездных ледяных объектов.
Наблюдения ALMA выявили, что отношение монооксида кремния к монооксиду углерода в двух объектах значительно превышает обычное для молекулярных облаков. Большое количество монооксида кремния наблюдается только там, где межзвездная пыль разрушается мощными ударными волнами, поэтому предполагается, что оба объекта связаны с источником энергии, оказывающим сильное воздействие на газ.
Свойства загадочных ледяных объектов, обнаруженных ALMA, не объяснимы характеристиками известных объектов, связанных с межзвездным льдом, таких как новообразованные звезды, молодые звезды с протопланетными дисками, эволюционировавшие звезды, проявляющие интенсивную потерю массы, или яркие звезды, находящиеся за плотными молекулярными облаками.
«Эти объекты могут представлять собой новый класс межзвездных объектов, обеспечивающих среду, благоприятную для образования льда и органических молекул», — говорит Такаши Шимониши, астроном из Университета Ниигаты (Япония) и ведущий автор статьи. «Будущие наблюдения за сопутствующим газом с высоким разрешением с помощью телескопа ALMA, а также более детальные исследования льда и пыли с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» прольют свет на природу этих загадочных ледяных объектов», — надеется Такаши Шимониши.
Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
[Фото: Астрономический обсерватория АЛМА (ESO/NAOJ/NRAO), Т. Шимониш и др. (Ниигатаский университет). ]