Считается, что органические молекулы, служащие строительными блоками жизни, образуются в космосе, но точные места их формирования и механизмы доставки на планеты остаются главной загадкой астрономии и планетологии. Одним из ключевых элементов в решении этого вопроса является наличие льда в межзвездной среде. В холодных и плотных областях Галактики атомы и молекулы прилипают к поверхностям твердых частиц субмикронного размера (пыли), что приводит к образованию межзвездного льда. Этот процесс похож на то, как снег образуется в земных облаках.
Астрономы из Университета Ниигаты и Токийского университета (Япония) провели наблюдения за молекулярным газом двух загадочных межзвездных объектов с помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки (ALMA) в Чили. Эти объекты были обнаружены японским инфракрасным спутником AKARI в 2021 году, и известно, что они богаты межзвездным льдом, содержащим воду и органические молекулы, хотя их свойства оставались неясными. Обычно межзвездные льды обнаруживаются в плотных областях звездообразующих облаков, но эти два объекта не принадлежат ни к одному из известных звездообразующих регионов.
Исследовательская группа использовала телескоп ALMA для наблюдения за ними на длине волны около 0,9 мм. Если инфракрасные наблюдения эффективны для изучения твердых материалов, то радионаблюдения более полезны для анализа движения и состава сопутствующих газов. Если эти два межзвездных объекта формируют звезды, то благодаря высокому пространственному разрешению и чувствительности ALMA можно будет обнаружить различные молекулярные выбросы. Кроме того, если бы в направлении этих объектов находилось ранее не обнаруженное молекулярное облако, оно проявилось бы в виде пространственно протяженных выбросов угарного газа.
Однако наблюдения показали нечто отличное от ожиданий. В точках расположения двух ледяных объектов были обнаружены только молекулярные эмиссионные линии угарного газа и монооксида кремния, которые имели очень компактное распределение — менее одной угловой секунды. Используя данные ALMA, команда проанализировала расстояние, движение, размер и химический состав молекулярного газа, связанного с этими объектами.
Например, на основе анализа их скоростей в прямой видимости было сделано предположение, что эти два объекта находятся на расстоянии примерно 30 000-40 000 световых лет от Земли. Кроме того, значительная разница в скоростях указывает на то, что эти объекты кинематически независимы и находятся на разных расстояниях, несмотря на то, что их разделяет всего около трех угловых минут на небесной сфере и они имеют схожие цвета, яркость и особенности межзвездного льда.
Межзвездные объекты со льдом обычно погружены в большое количество пыли, что заставляет их ярко светиться в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн. Однако наблюдения ALMA в данном исследовании не выявили субмиллиметрового излучения от двух ледяных объектов, обнаружив необычное распределение энергии, которое не соответствует характеристикам ранее известных межзвездных ледяных объектов.
Кроме того, наблюдения ALMA показали, что отношение монооксида кремния к монооксиду углерода в этих двух объектах значительно выше, чем обычно наблюдается в молекулярных облаках. Такое большое количество монооксида кремния встречается только в областях, где межзвездная пыль разрушается интенсивными ударными волнами, что позволяет предположить, что эти два объекта связаны с источником энергии, который сильно воздействует на газ.
Уникальные свойства загадочных ледяных объектов, обнаруженных ALMA, не могут быть объяснены характеристиками известных объектов, связанных с межзвездным льдом, таких как новообразованные звезды, молодые звезды с протопланетными дисками, эволюционировавшие звезды, демонстрирующие интенсивную потерю массы, или яркие звезды, расположенные за плотными молекулярными облаками.
«Они могут представлять собой новый класс межзвездных объектов, которые обеспечивают среду, благоприятную для образования льда и органических молекул», — говорит Такаши Шимониши, астроном из Университета Ниигаты (Япония) и ведущий автор статьи. «Будущие наблюдения за сопутствующим газом с высоким разрешением с помощью телескопа ALMA, а также более детальные исследования льда и пыли с помощью космического телескопа "Джеймс Уэбб" прольют свет на природу этих загадочных ледяных объектов», — надеется Такаши Шимониши.
Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
[Фото: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Shimonishi et al. (Niigata Univ.)]
