Нещодавно виявлена складна молекула є однією з найбільших за межами Сонячної системи

Астрономи виявили складну молекулу в зореутворюючій області, відомій як Туманність Котячої Лапи. Ця молекула – 2-метоксиетанол, який на Землі є високотоксичним хімічним розчинником, небезпечним для здоров’я навіть у малих дозах. Але в космосі він може мати вирішальне значення для формування зірок і планет.

Це одна з найбільших молекул, коли-небудь виявлених у міжзоряному просторі. Він складається з 13 атомів – трьох вуглецевих, восьми водневих і двох кисневих. Лише шість інших хімічних видів, виявлених за межами Сонячної системи, мають більше атомів. У цій туманності було знайдено багато різних молекул, що свідчить про те, що складні хімічні процеси, які тут відбуваються, можуть бути важливими для народження нових зірок.

Знайти молекулу було далеко не просто. Дослідники можуть спостерігати ознаки молекул, вивчаючи світло газових хмар. Молекули в космосі поглинають трохи блукаючого зоряного світла і починають обертатися завдяки енергії, яку вони отримують від світла. Таким чином, молекули мають спектральний підпис, подібний до штрих-коду, який дозволяє їх розпізнати – але тільки якщо ви попередньо вивчили їх у лабораторії.

Дослідники використали модель машинного навчання, щоб з’ясувати, на яку молекулу варто полювати, і 2-метоксиетанол виявився гарною мішенню. Міжнародна команда дослідила, якою буде сигнатура цієї молекули в лабораторії, а потім використала Атакамський великий міліметровий решітку (ALMA), щоб подивитися на дві зореутворюючі області. Вони знайшли цей підпис у протоскупченні в туманності Котяча Лапа, NGC 6334I. Кількість знайдених ліній дозволила їм бути впевненими в тому, що це було справді відкриття.

“Зрештою, ми спостерігали 25 обертальних ліній 2-метоксиетанолу, які вишикувалися в лінію з молекулярним сигналом, що спостерігався в напрямку NGC 6334I (штрих-код збігся!), що призвело до надійного виявлення 2-метоксиетанолу в цьому джерелі”, – сказав провідний автор Захарі Т.П. Фрід (Zachary T.P. Fried), аспірант Массачусетського технологічного інституту (MIT). “Це дозволило нам визначити фізичні параметри молекули в NGC 6334I, такі як її поширеність і температура збудження. Це також дозволило дослідити можливі шляхи хімічного утворення з відомих міжзоряних попередників”.

“У космосі існує низка “метокси” молекул, таких як диметиловий ефір, метоксиметанол, етилметиловий ефір і метилформат, але 2-метоксиетанол був би найбільшою і найскладнішою з усіх, які коли-небудь бачили”, – додав Фрід.

Команда запропонувала різні механізми того, як ця молекула могла утворитися в глибокому космосі. Міжзоряний простір містить інтригуючі молекули, деякі з яких є важливими попередниками хімії життя. Навіть такі токсичні речовини, як 2-метоксиетанол, можуть дати уявлення про те, як ми з’явилися на світ.

“Постійні спостереження за великими молекулами і подальші розрахунки їхньої кількості дозволяють нам поглибити наші знання про те, наскільки ефективно можуть утворюватися великі молекули і за допомогою яких специфічних реакцій вони можуть утворюватися”, – додав Фрід.

“Крім того, оскільки ми виявили цю молекулу в NGC 6334I, а не в IRAS 16293-2422B, ми отримали унікальну можливість дослідити, як різні фізичні умови цих двох джерел можуть впливати на хімічні реакції, які можуть відбуватися”.