Много лет назад учёные предположили существование сложных органических молекул в протозвездах с помощью лабораторных экспериментов. Спустя время космические телескопы наблюдали подобное явление, подтвердив эту гипотезу.
Благодаря высокому спектральному разрешению и чувствительности прибора MIRI телескопа «Джеймс Уэбб» в межзвездном льду удалось обнаружить ряд молекул — от простых, таких как метан, до сложных соединений, таких как уксусная кислота и этанол.
В ходе программы JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars) получены результаты, способствующие поиску ответов на вопрос о происхождении соединений органического вещества в космосе.
Органические молекулы в протозвездах
В рамках программы JOYS+ телескоп «Джеймс Уэбб» наблюдает более 30 протозвезд в среднем инфракрасном диапазоне с помощью MIRI. Группа исследователей под руководством Гарольда Линнарца из Лейденского университета изучает следы СОМ в замороженной фазе в двух протозвездах: маломассивной NGC 1333 IRAS 2A и высокомассивной IRAS 23385+6053.
ИРАС 2А привлекает внимание ученых как звезда, напоминающая первобытное Солнце. Изучая ее, можно узнать об истории Солнечной системы на ранних этапах и о распространении сложных органических молекул на раннюю Землю.
Спектры, полученные с помощью MIRI в диапазоне длин волн от 6,8 до 8,6 микрометров, показали ацетальдегид, этанол, метилформиат и уксусную кислоту в твердом состоянии. Кроме того, обнаружены простые органические молекулы: метан, муравьиная кислота, диоксид серы и формальдегид.
Диоксид серы помогает изучить баланс серы в протозвездах и представляет интерес для понимания условий ранней Земли, где серу содержащие соединения могли запускать метаболические реакции.
Сложные органические молекулы в твердом состоянии?
Исследователи давно пытаются выяснить, где формируются СОМ: в газе или в твердом состоянии, подобно льду. Некоторые СОМ находили в горячей газовой фазе. Новые измерения MIRI дают основание полагать, что их образование может быть связано с сублимацией льда — переходом из твердого состояния прямо в газообразное, минуя жидкую фазу.
Обнаружение СОМ во льду дало ученым предположить, что твердофазные химические реакции на поверхности холодных пылевых зерен могут создавать сложные типы молекул. Это дает надежду на лучшее понимание происхождения еще более крупных молекул в космосе.
Ученые стремятся выяснить, насколько активно эти СОМ передаются на планеты, находящиеся на поздних стадиях эволюции протозвезд. В действительности, СОМ в льду переходят в диски, формирующие планеты, эффективнее, чем газ из молекулярных облаков.
Эти ледяные кометы могут перейти к астероидам, которые потом могут удариться в формирующие планеты. В результате этого кометы могут доставить свой состав на планеты, что может стать основой для развития жизни.
Полный текст исследования доступен в журнале Astronomy & Astrophysics. .