|
Сложные органические молекулы в диске молодой звезды
|
|
|
|
Используя большую миллиметровую/субмиллиметровую матрицу Atacama (ALMA), группа астрономов под руководством Абубакара Фадула из Астрономического института Макса Планка (MPIA) обнаружила сложные органические молекулы, в том числе первое предварительное обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила, в протопланетном диске вспыхивающей протозвезды V883 Ориона.
|
|
|
|
Эти соединения считаются предшественниками строительных блоков жизни. Сравнение различных космических сред показывает, что количество и сложность таких молекул возрастает от областей звездообразования до полностью развитых планетных систем. Это говорит о том, что семена жизни собраны в космосе и широко распространены. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
Астрономы и ранее обнаруживали сложные органические молекулы (СОМ) в различных местах, связанных с образованием планет и звезд. СОМ - это молекулы, содержащие более пяти атомов, по крайней мере, один из которых является углеродом. Многие из них считаются строительными блоками жизни, такими как аминокислоты и нуклеиновые кислоты или их предшественники.
|
|
|
|
Открытие 17 соединений в протопланетном диске V883 Ориона, включая этиленгликоль и гликолонитрил, представляет собой долгожданный фрагмент головоломки в эволюции таких молекул на этапах, предшествующих и следующих за образованием звезд и их планетообразующих дисков. Гликолонитрил является предшественником аминокислот глицина и аланина, а также нуклеотидного основания аденина.
|
|
Сборка пребиотических молекул начинается в межзвездном пространстве
|
|
|
|
|
|
|
"Наше открытие указывает на прямую линию химического обогащения и возрастающей сложности межзвездных облаков и полностью развитых планетных систем", - говорит Фадул.
|
|
|
|
Переход от холодной протозвезды к молодой звезде, окруженной пылевым и газовым диском, сопровождается бурной фазой газового взрыва, интенсивным излучением и быстрым выбросом газа.
|
|
|
|
Такие энергетические процессы могут разрушить большую часть сложного химического состава, созданного на предыдущих стадиях. Поэтому ученые разработали так называемый сценарий перезагрузки, в котором большинство химических соединений, необходимых для возникновения жизни, должны были бы воспроизводиться в околозвездных дисках при формировании комет, астероидов и планет.
|
|
|
|
"Теперь, похоже, верно обратное", - отмечает ученый из MPIA и соавтор Камбер Шварц. "Наши результаты показывают, что протопланетные диски наследуют сложные молекулы от более ранних стадий, и формирование сложных молекул может продолжаться на стадии протопланетного диска".
|
|
|
|
Действительно, период между активной протозвездной фазой и образованием протопланетного диска сам по себе был бы слишком коротким для образования КОМ в заметных количествах.
|
|
|
|
В результате условия, определяющие биологические процессы, могут быть широко распространены, а не ограничиваться отдельными планетными системами.
|
|
|
|
Астрономы обнаружили простейшие органические молекулы, такие как метанол, в плотных слоях пыли и газа, которые существовали до образования звезд. При благоприятных условиях они могут даже содержать сложные соединения, включающие этиленгликоль, один из видов которого в настоящее время обнаружен в V883 Orionis.
|
|
|
|
"Недавно мы обнаружили, что этиленгликоль может образовываться при ультрафиолетовом облучении этаноламина, молекулы, которая была недавно обнаружена в космосе", - добавляет Тушар Сухасария, соавтор и руководитель лаборатории "Происхождение жизни" MPIA. "Это открытие подтверждает идею о том, что этиленгликоль мог образовываться не только в этих средах, но и на более поздних стадиях молекулярной эволюции, где преобладает ультрафиолетовое излучение".
|
|
|
|
Более развитые вещества, имеющие решающее значение для биологии, такие как аминокислоты, сахара и нуклеиновые основания, из которых состоят ДНК и РНК, присутствуют в астероидах, метеоритах и кометах Солнечной системы.
|
|
|
|
Погребенные во льду, они всплывают на поверхность под воздействием звезд
|
|
|
|
Химические реакции, в результате которых синтезируются эти соединения, происходят в холодных условиях, предпочтительно на крупинках ледяной пыли, которые позже коагулируют, образуя более крупные объекты. Скрытые в этих смесях камня, пыли и льда, они обычно остаются незамеченными. Получить доступ к этим молекулам можно только либо с помощью космических зондов, либо с помощью внешнего нагрева, при котором лед испаряется.
|
|
|
|
В Солнечной системе солнце нагревает кометы, в результате чего образуются впечатляющие хвосты из газа и пыли, или комы, по сути, газовые оболочки, которые окружают ядра комет. Таким образом, спектроскопия — радужное рассечение света - может выявить выбросы высвобожденных молекул. Эти спектральные отпечатки помогают астрономам идентифицировать молекулы, ранее погребенные во льду.
|
|
|
|
Аналогичный процесс нагрева происходит в системе V883 Ориона. Центральная звезда продолжает расти, накапливая газ из окружающего диска, пока в конце концов в ее ядре не разгорится термоядерный огонь. Во время этих периодов роста падающий газ нагревается и вызывает интенсивные выбросы радиации.
|
|
|
|
"Эти выбросы достаточно сильны, чтобы нагревать окружающий диск до такой степени, что он становится ледяным, высвобождая обнаруженные нами химические вещества", - объясняет Фадул.
|
|
|
|
"Сложные молекулы, включая этиленгликоль и гликолонитрил, излучают на радиочастотах. ALMA идеально подходит для обнаружения этих сигналов", - говорит Шварц.
|
|
|
|
Астрономы MPIA получили доступ к этому радиоинтерферометру через Европейскую южную обсерваторию (ESO), которая эксплуатирует его в чилийской пустыне Атакама на высоте 5000 метров. С помощью ALMA астрономы смогли точно определить систему V883 Ориона и найти слабые спектральные признаки, которые в конечном итоге привели к обнаружению.
|
|
Впереди еще много задач
|
|
|
|
"Хотя этот результат и впечатляет, мы все еще не разобрались со всеми сигнатурами, которые обнаружили в наших спектрах", - говорит Шварц. "Данные с более высоким разрешением подтвердят обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила и, возможно, даже выявят более сложные химические вещества, которые мы просто еще не идентифицировали".
|
|
|
|
"Возможно, нам также нужно изучить другие области электромагнитного спектра, чтобы найти еще более развитые молекулы", - отмечает Фадул. "Кто знает, что еще мы могли бы обнаружить?"
|
|
|
|
Источник
|
