Команда ученых лаборатории астрохимических исследований Уральского федерального университета впервые определила количество метана в газе и на пыли в молодой области звездообразования IRAS 23385+6053 (массивная — около 220 масс Солнца — область, погруженная в родительское молекулярное облако). Результаты исследования важны, так как приближают ученых к разгадке механизмов образования пребиотически значимой молекулы метана в космосе. Она считается предшественником более сложных молекул и играет важную роль в зарождении жизни.
Руководитель научной группы и лаборатории астрохимических исследований УрФУ Антон Васюнин и установка, на которой изучали молекулы метана. Источник фото: пресс-служба УрФУ
Полученные данные помогают определять механизмы образования метана в межзвездных облаках. Как поясняют исследователи, в зависимости от того, каким образом образуется метан, его соотношение в газе и во льду различается.
«Мы получили важную информацию о составе межзвездного льда, который потом, возможно, сформирует сложные органические молекулы. Что-то из этого, вероятно, превратится в океаны на будущих планетах», — говорит заведующий лабораторией астрохимии УрФУ Антон Васюнин.
Наблюдавшийся объект IRAS 23385+6053 давно вызывает интерес астрономов. Это молодая область звездообразования с большой массой, сложной структурой, включающая шесть плотных ядер, два молодых звездных объекта, расположенных близко друг к другу, и три высокоскоростных истечения. Состоит из относительно холодного газа и пыли (почти 50 Кельвинов, или -223 ℃), а также теплого газа (почти 400 Кельвинов, или +127 ℃).
«Типичны ли свойства, которые мы обнаружили, для всех подобных протозвезд или нет, мы пока точно не знаем. Область IRAS 23385+6053 по форме спектра метана немного отличается в имеющейся на сегодня небольшой выборке, с которой мы сравнивали. Уникальный это объект или нет, мы тоже пока определенно не можем сказать. Чтобы это установить, необходимо набрать большое количество данных, новых наблюдений протозвезд, которые мы планируем получить с помощью космического телескопа им. Джеймса Уэбба, а в будущем — при помощи новейших российских инструментов», — добавляет Антон Васюнин.
Уникальность работы астрохимиков УрФУ в том, что впервые межзвездная пыль и межзвездный газ проанализировали одновременно. Ученые выяснили, сколько метана находится на пыли в виде льда, а сколько — в межзвездном газе. Установили, что метан может находиться на поверхности пылевой частицы в окружении воды и диоксида углерода, при этом около 15% от всего метана в объекте находится в газе.
«Наблюдения в инфракрасном диапазоне дают уникальную возможность одновременного исследования межзвездного газа и межзвездного льда. В других диапазонах длин волн это невозможно. Благодаря запуску новой космической обсерватории им. Джеймса Уэбба качество получаемых инфракрасных спектров областей звездообразования существенно возросло и позволило исследовать состав межзвездного льда и межзвездного газа одновременно с высокой точностью, — рассказывает автор статьи лаборант-исследователь лаборатории астрохимических исследований УрФУ Руслан Накибов. — Для анализа полученных с телескопа спектров протозвезды IRAS 23385+6053 была использована установка ISEAge Уральского федерального университета, которая позволяет выращивать и исследовать аналоги космических льдов в условиях сверхвысокого вакуума и сверхнизких температур».
Отметим, исследование проводилось на уникальном оборудовании УрФУ, приобретенном при финансовой поддержке Минобрнауки России. Описание работы ученые опубликовали в The Astrophysical Journal Letters. Работу также поддержал Российский научный фонд (проект № 23-13-00315).
Справка
Метан (CH4) — одна из самых распространенных молекул в космосе. Он был обнаружен как в твердом, так и в газообразном состоянии во многих объектах астрохимического значения: молекулярных облаках, протозвездах, кометах, атмосферах планет, экзопланетах и спутниках. Это одна из простейших углеродистых молекул, которая считается предшественником более сложных углеродистых молекул и играет важную роль в теплой химии углеродной цепи. Метан также имеет астробиологическое значение для планетарных исследований: метан, возможно, является биосигнатурой — любое проявление последствий жизнедеятельности, научно доказывающее существование жизни в прошлом или настоящем.
В газопылевых облаках метан содержится либо в газообразном, либо в ледяном состоянии. Газообразный метан находится в межзвездном газе, ледяной — в ледяных корочках (мантиях) микроскопических межзвездных пылевых частиц. Мантии состоят из разных молекул (воды, оксида и диоксида углерода, аммиака, метана и пр.), считается, что в них происходят химические реакции, которые, к примеру, ведут к образованию сложных органических молекул, которые впоследствии развиваются в органическую материю.
Источник информации и фото: пресс-служба УрФУ
