965
Астрономи зафіксували в околицях дуже молодої зорі в молекулярній хмарі Персея рідкісну форму метанолу — так званий повністю дейтерований або «важкий» метанол CD3OD. Як повідомляє Universe Today, його кількість виявилася приблизно у сто разів більшою, ніж передбачають сучасні хімічні моделі, що ставить під сумнів наше розуміння хімії в зародкових планетних системах.
Метанол (CH3OH), відомий також як деревний спирт, є однією з ключових органічних молекул, що бере участь у формуванні складніших сполук у космосі. Він вважається важливою ланкою на шляху від простих молекул до будівельних блоків життя. Однак саме рідкісні ізотопні варіанти метанолу досі залишалися майже невивченими.
Як знайшли «важкий» метанол
Відкриття зроблено в межах великої програми COMPASS (Complex Organic Molecules in Protostars with ALMA Spectral Surveys), що використовує можливості радіоінтерферометра ALMA в Чилі. Ця програма досліджує 11 близьких до нас протозір, подібних до Сонця, у яких уже виявлено складні органічні молекули.
Одним із таких об’єктів є протозоря IRAS4A2, розташована приблизно за 1000 світлових років від Землі в молекулярній хмарі Персея. Саме навколо неї команда вперше однозначно виявила повністю дейтерований метанол — форму, в якій усі атоми Гідрогену замінені на дейтерій (D, «важкий водень»). Це також перший випадок реєстрації в міжзоряному просторі молекули, у якій одразу чотири атоми замінені дейтерієм.
Дослідження очолив Арно Белош (Arnaud Belloche) з Інституту радіоастрономії Макса Планка. До роботи долучилися науковці з кількох європейських та міжнародних установ, зокрема Інституту позаземної фізики Макса Планка, Інституту досліджень астрофізики та планетології, Інституту Нільса Бора, Національної радіоастрономічної обсерваторії США, Європейської південної обсерваторії та інших.
Органічна хімія на крижаному пилу
Раніше астрономи вже знаходили біля молодих зірок інші складні молекули, наприклад ізопропанол («медичний спирт»). Лабораторні експерименти свідчать, що такі сполуки формуються на поверхні крижаних пилових зерен у холодних туманностях, де атоми Карбону, Оксигену, Гідрогену та інших елементів повільно реагують, створюючи дедалі складніші молекули ще до народження зорі.
Коли протозоря починає світити та нагрівати навколишню речовину, ці заморожені сполуки переходять у газову фазу. Саме тоді їх можна виявити за допомогою чутливих радіотелескопів на кшталт ALMA, які реєструють характерні спектральні лінії молекул.
У новій роботі аналіз даних ALMA дозволив не лише зафіксувати CD3OD, а й оцінити відносні кількості різних ізотопних варіантів метанолу поблизу IRAS4A2. Виявилося, що повністю дейтерований метанол у цьому середовищі приблизно у сто разів численніший, ніж передбачають наявні хімічні моделі.
Такий надлишок вказує на те, що в холодних хмарах або в околицях протозір відбувається додатковий, поки що невідомий процес, який сприяє утворенню сильно дейтерованих молекул. Чинні моделі хімії міжзоряного середовища цього механізму не враховують.
Дейтерій як «мітка» хімічної еволюції
Дейтерування — заміна звичайного Гідрогену на його важчий ізотоп дейтерій — дає астрономам інструмент для відстеження хімічної історії речовини під час формування зірок і планет. Співвідношення різних ізотопних форм молекул може показувати, за яких умов і на яких стадіях вони утворювалися.
Команда також виявила кілька спектральних ліній, які поки що не вдалося однозначно ідентифікувати. З огляду на вже підтверджену присутність CD3OD, дослідники підозрюють, що ці лінії можуть належати іншим багаторазово дейтерованим формам метанолу, таким як моно-дейтерований метилдейтерований спирт CH2DOD та дидейтеріометилдейтероксид CHD2OD.
Щоб це перевірити, потрібні точні лабораторні вимірювання спектрів таких молекул. За словами Сільвії Спеццано (Silvia Spezzano), керівниці дослідницької групи в Інституті позаземної фізики Макса Планка та співавторки роботи, в Центрі астрохімічних досліджень нині триває систематична лабораторна програма з вивчення спектроскопії дейтерованих органічних молекул, включно з CH2DOD і CHD2OD.
Такі молекули дозволяють простежити ізотопні заміни в різних функціональних групах, які виступають своєрідними хімічними «мітками» росту молекулярної складності від міжзоряних хмар до планетних систем.
Крок до розуміння хімії зародження планет
Разом із цією роботою публікується ще шість досліджень у межах проєкту COMPASS. У сукупності вони демонструють різноманіття складних органічних молекул у космосі та показують, що хімія в околицях молодих зірок значно багатша, ніж вважалося раніше.
Попри те, що будівельні блоки життя — органічні молекули, амінокислоти й навіть білки — уже неодноразово знаходили в космічному середовищі та на навколоземних астероїдах, залишається незрозумілим, як саме вони поєднуються в складніші структури. Виявлення надлишку «важкого» метанолу та пошук інших дейтерованих форм можуть стати важливим кроком до розшифрування цього ланцюжка подій від холодної хмари до зрілої планетної системи.
Астрономи виявили біля молодої зорі рідкісний «важкий» метанол з’явилася спочатку на Цікавості.
