JWST відкривав важливу молекулу вуглецю в туманності Оріона

Глибоко в тонких слідах туманності Оріона ми нарешті знайшли важливу молекулу вуглецю, ніколи раніше не бачену в міжзоряному просторі.

Метеній, також відомий як катіон метилу (CH3+), – це сполука вуглецю, яка, як давно передбачалося, відіграє ключову роль в органічній хімії міжзоряного простору. Тепер, за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, вчені виявили її в диску пилу і газу, що оточує молоду зірку, підтвердивши правдоподібність цієї ролі.

Хоча CH3+ не вважається одним з найважливіших інгредієнтів для життя, вчені вважають, що він допомагає будувати більш складні молекули вуглецю. Оскільки життя, яким ми його знаємо, базується на вуглеці, знахідка CH3+ у міжзоряному просторі має значення для нашого розуміння того, як може виникнути життя в інших частинах галактики.

“Це виявлення не тільки підтверджує неймовірну чутливість Вебба, але й підтверджує постульовану центральну роль CH3+ у міжзоряній хімії”, – говорить астроном Марі-Алін Мартін-Друмель з Університету Париж-Сакле у Франції.

CH3+ – дуже цікава молекула. Вона реагує з широким спектром інших молекул, але не з найпоширенішим елементом у нашому Всесвіті – воднем. Це означає, що вона може стати сходинкою на шляху до створення більш складних молекул у міжзоряному середовищі – наріжного каменю, як вважають вчені протягом десятиліть, міжзоряної хімії на основі вуглецю, або органічної хімії.

Але він не був виявлений у спостереженнях за межами Сонячної системи, а це означає, що ми не можемо бути впевненими в його присутності чи ролі. Багато таких спостережень проводяться в радіодіапазоні, але CH3+ не має необхідних властивостей, щоб його можна було спостерігати за допомогою радіотелескопів.

Ось тут і з’являється JWST. Його виняткова інфрачервона чутливість робить його ідеальним для зондування пилових середовищ, де очікується наявність CH3+, оскільки інфрачервоне світло може проходити крізь пил, де інші довжини хвиль розсіюються.

Під керівництвом астронома Олів’є Берне з Тулузького університету у Франції команда дослідників уважніше придивилася до туманності Оріона, яку зафіксував спектрометр JWST у середньому інфрачервоному діапазоні. Там вони виявили загадкові яскраві лінії в спектрі, які, зрештою, найкраще можна пояснити присутністю CH3+.

Це відкриття було зроблено в диску пилу і газу, що обертається навколо червоної карликової зорі d203-506. Це загальна риса нових зірок; вони народжуються з щільного вузла матеріалу в молекулярній хмарі в космосі, який руйнується під дією гравітації. Коли цей об’єкт обертається, він втягує в себе матеріал, утворюючи диск, який закручується навколо нової зорі, як вода навколо водостоку.

Після того, як зоря сформована, те, що залишається від диска, починає формувати інші об’єкти, які складають планетну систему, такі як планети, астероїди, комети та супутники. Наша Сонячна система народилася з такого диска; вивчення дисків навколо інших зірок може допомогти нам зрозуміти, як сформувалася Сонячна система і як тут виникло життя.

Існує одна досить серйозна проблема. Протопланетний диск d203-506 сильно опромінюється різким ультрафіолетовим світлом від масивних зірок, що знаходяться поблизу, і це вважається звичайною стадією в житті протопланетних дисків, оскільки більшість зірок формуються в зоряних розплідниках, де ці масивні зірки є поширеними. Метеорити свідчать про те, що наша Сонячна система також пройшла через подібну стадію.

Вважається, що таке випромінювання має досить руйнівний вплив на складні органічні молекули. Тож з’ясування того, як вони вижили і змогли зародити життя, було досить складним завданням.

На щастя, команда знайшла рішення цієї проблеми. Згідно з їхнім аналізом, ультрафіолетове світло сприяє утворенню CH3+. З космічної точки зору, ультрафіолетове випромінювання триває не дуже довго: масивні зірки, які його випромінюють, живуть недовго, лише кілька мільйонів років перед тим, як загинути.

Отже, коли молекула існує, а масивні зірки зникли, CH3+ може продовжувати формувати більш складні молекули вуглецю.

“Це чітко показує, що ультрафіолетове випромінювання може повністю змінити хімічний склад протопланетного диска”, – каже Берне.

“Воно може відігравати вирішальну роль на ранніх хімічних етапах зародження життя, допомагаючи виробляти CH3+ – те, що, можливо, раніше недооцінювалося”.

Залишаються питання щодо властивостей цієї молекули та ролі, яку вона відіграє у міжзоряній хімії. Майбутні дослідження, за словами команди, допоможуть вирішити ці питання.