Группа астрономов под руководством Абубакара Фадула из Института астрономии Общества Макса Планка (MPIA) с помощью комплекса радиотелескопов ALMA обнаружила сложные органические молекулы в протопланетном диске вспыхивающей протозвезды V883 Ориона. Среди них — первое предположительное обнаружение этиленгликоля и гликольонитрила.
Эти соединения считаются предшественниками строительных блоков жизни. Сравнение различных космических сред показывает, что обилие и сложность таких молекул увеличиваются от областей звездообразования до полностью развитых планетарных систем. Это говорит о том, что зачатки жизни собираются в космосе и широко распространены.
Результаты опубликованы в «Astrophysical Journal Letters».
Астрономы и раньше обнаруживали сложные органические молекулы (COMs) в различных местах, связанных с формированием планет и звёзд. COMs — это молекулы, содержащие более пяти атомов, по крайней мере один из которых — углерод. Многие из них считаются строительными блоками жизни, такими как аминокислоты и нуклеиновые кислоты или их предшественники.
Обнаружение 17 COM в протопланетном диске V883 Ориона, включая этиленгликоль и гликольонитрил, является долгожданным фрагментом головоломки в эволюции таких молекул между стадиями, предшествующими и следующими за формированием звёзд и их протопланетных дисков.
«Наше открытие указывает на прямую линию химического обогащения и усложнения между межзвёздными облаками и полностью развитыми планетарными системами», — говорит Фадул.
Переход от холодного протозвёзда к молодой звезде, окружённой диском из пыли и газа, сопровождается бурной фазой ударного газа, интенсивным излучением и быстрым выбросом газа. Такие энергетические процессы могут уничтожить большую часть сложной химии, собранной на предыдущих стадиях. Поэтому учёные разработали так называемый сценарий сброса, в котором большинство химических соединений, необходимых для развития жизни, должно было бы воспроизводиться в околозвёздных дисках при формировании комет, астероидов и планет.
«Теперь оказывается, что верно обратное», — отмечает учёный из MPIA и соавтор исследования Камбер Шварц. «Наши результаты показывают, что протопланетные диски наследуют сложные молекулы с более ранних стадий, и формирование сложных молекул может продолжаться на стадии протопланетного диска».
Действительно, период между бурной протозвёздной фазой и установлением протопланетного диска сам по себе был бы слишком коротким для образования COM в обнаруживаемых количествах. В результате условия, которые предопределяют биологические процессы, могут быть широко распространены, а не ограничиваться отдельными планетарными системами.
Астрономы обнаружили простейшие органические молекулы, такие как метанол, в плотных областях пыли и газа, предшествующих формированию звёзд. При благоприятных условиях они могут содержать сложные соединения, включая этиленгликоль, один из видов, обнаруженных в V883 Ориона.
«Мы недавно обнаружили, что этиленгликоль может образовываться при УФ-облучении этаноламина, молекулы, которая недавно была обнаружена в космосе», — добавляет Тушар Сухасария, соавтор и руководитель лаборатории происхождения жизни MPIA. «Это открытие подтверждает идею о том, что этиленгликоль может образовываться в таких средах, но также и на более поздних стадиях молекулярной эволюции, где доминирует УФ-излучение».
Более сложные агенты, имеющие решающее значение для биологии, такие как аминокислоты, сахара и нуклеобазы, из которых состоят ДНК и РНК, присутствуют в астероидах, метеоритах и кометах в пределах Солнечной системы. Химические реакции, синтезирующие эти COM, происходят в холодных условиях, предпочтительно на ледяных пылевых зёрнах, которые позже слипаются, образуя более крупные объекты. Скрытые в этих смесях породы, пыли и льда, они обычно остаются незамеченными. Доступ к этим молекулам возможен либо путём их извлечения с помощью космических зондов, либо путём внешнего нагрева, который испаряет лёд.
В Солнечной системе Солнце нагревает кометы, в результате чего образуются впечатляющие хвосты из газа и пыли или комы — газообразные оболочки, окружающие ядра комет. Таким образом, спектроскопия может уловить излучение освобождённых молекул. Эти спектральные отпечатки помогают астрономам идентифицировать молекулы, ранее погребённые во льду.
Аналогичный процесс нагрева происходит в системе V883 Ориона. Центральная звезда всё ещё растёт, накапливая газ из окружающего диска, пока в конце концов не зажжёт термоядерный огонь в своём ядре. Во время таких периодов роста падающий газ нагревается и вызывает интенсивные вспышки излучения.
«Эти вспышки достаточно сильны, чтобы нагреть окружающий диск даже в тех средах, которые в противном случае были бы ледяными, высвобождая химические вещества, которые мы обнаружили», — объясняет Фадул.
«Сложные молекулы, включая этиленгликоль и гликольонитрил, излучают на радиочастотах. ALMA идеально подходит для обнаружения таких сигналов», — говорит Шварц.
Астрономы MPIA получили доступ к этому радиоинтерферометру через Европейскую южную обсерваторию (ESO), которая управляет им в чилийской пустыне Атакама на высоте 5000 метров. ALMA позволила астрономам точно определить систему V883 Ориона и найти слабые спектральные сигнатуры, что в итоге привело к обнаружениям.
«Хотя этот результат впечатляет, мы всё ещё не разобрались со всеми сигнатурами, которые нашли в наших спектрах», — говорит Шварц. «Данные с более высоким разрешением подтвердят обнаружение этиленгликоля и гликольонитрила и, возможно, даже обнаружат более сложные химические вещества, которые мы просто ещё не идентифицировали».
«Возможно, нам также нужно изучить другие области электромагнитного спектра, чтобы найти ещё более сложные молекулы», — отмечает Фадул. «Кто знает, что ещё мы можем обнаружить?»
Предоставлено:
[Max Planck Society](https://phys.org/partners/max-planck-society/)