Ранее полагалось, что сложные органические соединения формируются уже после появления звезд, что и являлось фактором, ограничивающим их накопление. Однако, свежие сведения свидетельствуют об ином сценарии.
В нашей Галактике можно наблюдать сотни случаев, аналогичных формированию Солнечной системы более 4,5 миллиардов лет назад: молодые звезды, окруженные обширными плоскими облаками из газа и пыли, которые называются протопланетными дисками. Именно в них зарождаются новые планеты.
Эти объекты вызывают большой интерес не только с точки зрения понимания эволюции звёзд и планет, но и для решения вопроса, который становится всё более актуальным в процессе изучения Вселенной: на какой стадии космического развития должны возникать те условия, что привели к возникновению жизни на Земле.
Особенно интересным представляется тот факт, что, согласно имеющимся наблюдениям, органика уже присутствует в некоторых протопланетных системах. Недавно международная группа астрономов изучила одну из таких систем и поделилась полученными результатами в научной статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org.
Молодая звездная система HD 10-04-53 находится на расстоянии 340 световых лет от Земли, в созвездии Центавра. В ней расположена звезда, масса которой в 1,5 раза превышает массу Солнца, и она во многом напоминает Сириус А или Фомальгаут. Данное светило еще не начало термоядерные реакции; они начнутся, когда звезда достаточно сильно сжатся под действием собственной гравитации. По предварительным расчетам, возраст звезды составляет всего 10 миллионов лет.
Вокруг звезды обнаружены два кольца протопланетного вещества, расположенные на значительном расстоянии друг от друга. Внешнее кольцо начинается примерно на том же удалении, что и Уран в нашей Солнечной системе, и тянется до границ орбиты Плутона, а возможно, и за их пределы. У звезды также есть компаньон, гравитационное воздействие которого формирует спиральную структуру кольца, напоминающую структуру галактики. Существует предположение, что внутреннее пространство системы может быть связано с наличием уже сформировавшихся планет, однако пока ни одна из них не была обнаружена.
Согласно исследованиям, анализ света, отраженного от этого протопланетного диска, выявил наличие метанола (CH₃OH), метилформиата (CH₃OCHO) и метилцианида (CH₃CN) в его составе. Также удалось установить изотопный состав этих молекул, что позволило различить различные виды атомов одного и того же элемента. Например, обычный атом водорода и его версия с дополнительным нейтроном – дейтерий, или распространенный на Земле углерод-12 и более редкий для нашей планеты углерод-13. Эти различия важны, поскольку они могут прояснить происхождение вещества.
В этих органических молекулах зафиксировано аномально высокое содержание дейтерия и углерода-13. Исследователи высказывают сомнения, что эти соединения могли сформироваться в протопланетном диске, поскольку для накопления подобного вещества требуются экстремально низкие температуры, ниже минус 253 градуса по Цельсию, а в околозвездной среде теплее.
Замечено, что концентрация молекул также отличается: метилформиата содержится всего два процента от общего количества метанола. В более молодых системах его обычно в десять раз больше. Исследователи полагают, что под воздействием высокой температуры метанол превращается в метилформиат, поэтому он не может долго существовать в протопланетном диске. Вероятно, он присутствовал в системе изначально, будучи «замороженным» во льдах. Эти данные указывают на то, что органические соединения в системе HD 10-04-53 сформировались еще на этапе существования молекулярного облака, которое является «звездной колыбелью».