Астрономы нашли редкую форму метанола — разновидность спирта — в диске, где формируются планеты. Это стало важным шагом в понимании того, как может зародиться жизнь за пределами Земли. Результат раскрывает важные детали о химическом составе льда в дисках, где образуются планеты, и о том, какие органические молекулы доступны для доставки кометами на планеты, включая нашу Солнечную систему.
Ранее астрономы обнаруживали свидетельства наличия других, более сложных молекул в дисках, где формируются планеты, вокруг других звёзд. Однако это последнее открытие стало первым случаем обнаружения редких изотопов метанола. Изотопы — это разные версии химического элемента или соединения, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.
«Обнаружение этих изотопов метанола даёт важное представление об истории ингредиентов, необходимых для создания жизни на Земле», — сказала Элис Бут из Центра астрофизики при Гарвардском университете и Смитсоновском институте (CfA), которая возглавляла исследование.
Опубликованное в «The Astrophysical Journal Letters», Бут и её коллеги обнаружили эти изотопы метанола вокруг звезды HD 100453, масса которой примерно в 1,6 раза превышает массу Солнца и которая расположена примерно в 330 световых годах от Земли. Они использовали данные, полученные с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решётки (ALMA) — международной радиорешётки в пустыне Атакама в Чили.
Учёные, такие как эта исследовательская группа и многие другие, рассматривают диски, где формируются планеты, вокруг звёзд как лаборатории, потому что они показывают количество сложных органических молекул, которые присутствуют, когда планеты и кометы собираются.
«Обнаружение того, что метанол является частью этого звёздного коктейля, действительно повод для празднования», — сказала соавтор Лиза Вёльфер из Массачусетского технологического института. «Я бы сказала, что возраст HD 100453, составляющий более миллиона лет, — это довольно хороший показатель».
Что сделало возможным это открытие? Поскольку HD 100453 имеет большую массу, чем Солнце, вокруг неё есть более тёплый диск, где формируются планеты. Это приводит к тому, что молекулы в диске, включая метанол, существуют в виде газа на больших расстояниях от звезды, что позволяет ALMA обнаружить их. В отличие от этого, у менее массивных звёзд, таких как Солнце, диски холоднее, поэтому метанол был бы замёрзшим в лёд, и ALMA не смогла бы его обнаружить.
Соотношение метанола к другим простым органическим молекулам в HD 100453 примерно такое же, как в кометах в нашей Солнечной системе. Это подтверждает потенциал изучения истории нашей планеты путём исследования этих более далёких ранних миров.
Более конкретно, эта работа показывает, что лёд в дисках, где формируются планеты, и который служит материалом для образования комет, богат сложными органическими молекулами.
«Это исследование подтверждает идею о том, что кометы, возможно, сыграли большую роль в доставке важного органического материала на Землю миллиарды лет назад», — сказала соавтор Милу Темминк из Лейденской обсерватории в Нидерландах. «Они могут быть причиной того, что жизнь, включая нас, смогла сформироваться здесь».
Метанол ранее был обнаружен в нескольких дисках, где формируются звёзды, но обнаружение изотопов метанола, которые встречаются в 10–100 раз реже, является важным шагом, поскольку подтверждает, что диски, вероятно, богаты органическими молекулами, которые ещё не были обнаружены в HD 100453, включая простые аминокислоты и сахара, такие как глицин и гликолевый альдегид.
Высокий уровень метанола в диске, вероятно, поступает из внутренней кромки пылевого кольца примерно в 1,5 миллиарда миль от звезды, что эквивалентно 16 расстояниям между Солнцем и Землёй.
Предоставлено Центром астрофизики при Гарвардском университете и Смитсоновском институте.