Webb находит сложные органические молекулы во льду вокруг протозвёзд

В поисках понимания того, как и где может возникнуть жизнь в галактике, астрономы ищут её строительные блоки. Сложные органические молекулы (СОМ) — одни из таких блоков, и они включают такие вещества, как формальдегид и уксусную кислоту. Космический телескоп JWST обнаружил некоторые из этих СОМ вокруг молодых протозвёзд.

Хотя эти молекулы сложные и органические, они далеко не так велики, как земные СОМ. Поэтому учёные иногда называют их iCOMs, где «i» означает «межзвёздные». iCOMs включают простые спирты, сложные эфиры, нитрилы и простые эфиры. Чтобы считаться СОМ, молекула должна содержать не менее шести атомов, один из которых — углерод.

Астрономы находили iCOMs внутри областей звездообразования, в сгустках, называемых горячими ядрами или горячими корино. Эти ядра и корино дают начало массивным и менее массивным протозвёздам соответственно. При формировании этих протозвёзд также образуются протопланетные диски. Таким образом, если астрономы могут обнаружить iCOMs в этих протозвёздах, то они могут с уверенностью ожидать, что эти молекулы будут присутствовать в протопланетном диске и на любых формирующихся каменистых планетах. Это означает, что существует правдоподобный путь от сложных органических молекул вокруг протозвёзд к каменистым планетам и потенциальной жизни.

В новом исследовании команда астрономов изучила пару молодых протозвёзд и провела поиск СОМ с помощью JWST. Их наблюдения являются частью программы наблюдений JOYS+ (JWST Observations of Young protoStars), которая изучила 30 молодых звёзд. Наблюдения были получены с помощью инструментов MIRI и MRS телескопа JWST.

Исследователи изучили одну массивную и одну маломассивную протозвезду из выборки в 30 звёзд. Они называются NGC 1333 IRAS 2A и IRAS 23385+6053 соответственно. NGC 1333 — это область звездообразования в молекулярном облаке Персея на расстоянии около 960 световых лет.

Ранее астрономы обнаруживали СОМ в газовой фазе вокруг протозвёзд, но только более мелкие, не крупнее CH₃OH (метанол). Предполагается, что эти газообразные СОМ происходят из СОМ твёрдой фазы, образовавшихся на ледяных зёрнах, но их трудно обнаружить. Однако, как и в случае со множеством других задач в астрономии, JWST позволяет учёным копнуть глубже. Его диапазон и чувствительность позволяют обнаруживать больше СОМ в ледяных зёрнах, включающих кислород. Значение кислорода в химии жизни невозможно переоценить: без него нет воды.

Молекулярные ингредиенты для жизни проводят значительное время в виде льдов. Со временем они становятся более сложными в результате химических процессов, зависящих от их окружения. Лейденский университет поддерживает базу данных льдов, содержащую инфракрасные спектры для огромного количества астрофизических аналогов льда при разных температурах и в разных химических средах. Она была создана отчасти в преддверии запуска JWST и его мощных инфракрасных возможностей. Программа ранних научных результатов JWST «Ледниковый период» направлена на отслеживание строительных блоков жизни по мере их формирования и эволюции вокруг молодых звёзд и протопланетных дисков.

«Они чрезвычайно важны для понимания химической сложности, развивающейся в областях звездообразования, поскольку эти материалы являются сырьём для будущих экзопланетных систем», — пишут исследователи. «Попав в примитивные планетные системы, этот материал потенциально может способствовать обитаемости планет».

Это новое исследование появится в журнале Astronomy and Astrophysics. Статья называется «Observations of Young protoStars (JOYS+): Detection of icy complex organic molecules and ions. I. CH₄, SO₂, HCOO−, OCN−, H₂CO, HCOOH, CH₃CH₂OH, CH₃CHO, CH₃OCHO, CH₃COOH» и размещена на сервере препринтов arXiv.