Астрономы сделали значительное открытие: впервые зафиксировано наличие сухого льда (замороженного углекислого газа) в пылевой структуре планетарной туманности, известной как Бабочка. Данные наблюдений, полученные с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба, свидетельствуют о том, что летучие вещества способны сохраняться даже под воздействием интенсивного излучения, исходящего от умирающих звезд.
В качестве объекта исследования была выбрана туманность NGC 6302, находящаяся на удалении примерно в 3400 световых лет от Земли в созвездии Скорпиона. Этот астрономический объект, также называемый туманностью Бабочка, относится к биполярным туманностям и характеризуется заметной структурой: двумя светящимися газовыми структурами, расширяющимися в разные стороны, и плотным пылевым кольцом, окружающим центральную звезду. Радиус этого кольца оценивается как минимум в 1,5 световых года.
Ранее существовало мнение, что гибель звезды и формирование планетарной туманности – это слишком бурный процесс, чтобы сложные органические соединения могли сохраниться. Интенсивное излучение умирающей звезды, как полагалось, должно приводить к разрушению молекул. Тем не менее, свежие данные, полученные телескопом Уэбба, ставят это утверждение под сомнение. При помощи спектрометра среднего разрешения исследователи изучили инфракрасный спектр центральной части туманности и выявили явные признаки наличия углекислого газа как в газообразном состоянии, так и в твёрдой форме – в виде сухого льда. Типичное двухпиковое поглощение в диапазоне длин волн от 14,9 до 15,3 микрометров полностью соответствовало лабораторным спектрам замороженного CO₂.
Необычная химическая среда туманности Бабочка на протяжении долгого времени вызывает интерес у учёных. Ранее здесь уже были зафиксированы метильные катионы и сложные полициклические ароматические углеводороды, что делает её удобной площадкой для исследования химических процессов, происходящих на завершающих этапах жизни звёзд. Однако, обнаружение сухого льда оказалось неожиданным, поскольку он обладает большей летучестью по сравнению с водяным льдом и, как правило, встречается только в холодных и защищённых регионах, например, в плотных молекулярных облаках или протопланетных дисках.
По мнению учёных, сохранение летучего вещества в столь неблагоприятных условиях стало возможным благодаря плотному пылевому диску, выполняющему роль защитного барьера. Он предохраняет лёд от разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения, исходящего от центральной звезды. Однако исследователи также подчеркивают, что пропорция газообразного и твёрдого CO₂ в туманности значительно отличается от соотношения, встречающегося в областях формирования звёзд. Это свидетельствует о том, что в системах, где находятся умирающие звёзды, функционируют другие процессы, отвечающие за образование или изменение льда.
Обнаружение сухого льда в туманности NGC 6302 позволяет переосмыслить химический состав заключительных стадий эволюции звёзд. По мере рассеивания туманности, сложные молекулы и соединения, включая углекислый газ в замороженном состоянии, могут быть выброшены в межзвёздное пространство и послужить основой для формирования новых звёзд и планет. В будущем астрономы намерены провести дополнительные исследования, чтобы определить, насколько широко это распространено во Вселенной.