Предсказания о наличии активных метил-катионов в протопланетных дисках появились более четырех десятилетий назад, однако подтвердить их существование и доказать наличие этого важного соединения удалось лишь недавно.
В 1977 году было предсказано, что одновалентный радикал метана, метил-катион (CH3+), эта молекула играет важную роль в запуске химических реакций в межзвездной среде. Однако ее обнаружение за пределами Солнечной системы представляет собой сложную задачу.
Вероятно, причина кроется в высокой активности метила: обычно время его свободного существования не превышает тысячной доли секунды. Это объясняет, почему сложно зафиксировать значительное количество таких катионов в одном месте и в один момент времени с помощью земных телескопов.
И вот международная группа астрономов, используя полученные данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» и спектроскопического анализа удалось выявить следы присутствия метила в протопланетном диске d203-506, который находится в туманности Ориона. В этой области наблюдается интенсивное звездообразование, и d203-506 представляет собой зарождающуюся, относительно небольшую звездную систему. Масса ее звезды составляет примерно в пять раз меньше массы Солнца, а масса протопланетного диска — всего в десять раз превышает массу Юпитера.
Как появился этот активный катион в протопланетном диске? Исследователи считают, что причиной является интенсивное ультрафиолетовое излучение Трапеции Ориона — компактного звездного скопления, находящегося поблизости. Излучение такого типа вызывает переход молекул водорода (также найденных в составе d203-506) в колебательно-возбужденные состояния, что делает их очень активными и способствует их взаимодействию с углеродом, потенциально приводящему к образованию свободного метила.
Однако, как отметили исследователи в работе, опубликованной в журнале Nature, несмотря на достигнутый прогресс, остаются нерешенные вопросы, касающиеся возбуждения, химических реакций и спектроскопических характеристик этой молекулы. Для полного понимания роли CH3+ в космической органической химии необходимы дальнейшие исследования. Это имеет значение для выяснения механизмов формирования сложных органических соединений в молодых звездных системах.