Аппарат "Джеймс Уэбб" обнаружил новое углеродное соединение в баре Ориона
С помощью космического аппарата Джеймс Уэбб исследовательская группа впервые обнаружила в космосе новое соединение углерода. Это молекула CH3+, или метил-катион, который важен, поскольку способствует образованию более сложных молекул на основе углерода.
Метил-катион был обнаружен в молодой звездной системе с протопланетным диском. Известная как d203-506, она расположена на расстоянии около 1350 световых лет от нас в области Бара Ориона туманности Ориона.
Очень точное пространственное и спектральное разрешение телескопа, а также его очень высокая чувствительность позволили ему проникнуть очень глубоко, сфотографировав Бар Ориона в мельчайших деталях. И заглянуть далеко за пределы пыли, где формируются планеты, чтобы обнаружить ряд ключевых эмиссионных линий CH3+.
Эти результаты получены в рамках научной программы PDRs4ALL Early Release.
Углеродные соединения в основе жизни
Углеродсодержащие соединения являются основой жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Поэтому они вызывают большой интерес у ученых, пытающихся понять происхождение жизни на Земле и ее возможную эволюцию в других уголках Вселенной. И Уэбб изучает органическую химию в космосе совершенно инновационным способом.
По словам Мари-Алин Мартин-Друмель из Университета Париж-Сакле во Франции, члена команды, стоящей за исследованием, это открытие не только демонстрирует необычайную чувствительность телескопа Уэбба, но и подтверждает важность CH3+ в межзвездной химии. То, что уже было предположено ранее, но до сих пор не было подтверждено.
Роль ультрафиолетового излучения
Хотя звезда в d203-506 является небольшим красным карликом, система подвергается интенсивному ультрафиолетовому излучению от близлежащих молодых, горячих и массивных звезд. Ученые считают, что многие диски формирования планет проходят через фазу интенсивного ультрафиолетового излучения, поскольку звезды часто формируются в группах, включающих массивные звезды, излучающие ультрафиолет.
Обычно предполагается, что ультрафиолетовое излучение разрушает сложные органические молекулы, поэтому обнаружение CH3+ может показаться удивительным. Однако команда ученых предполагает, что ультрафиолетовое излучение может обеспечивать энергию, необходимую для образования CH3+. После образования CH3+ способствует дальнейшим химическим реакциям, которые приводят к созданию более сложных молекул углерода.
Эта система и так была уникальной, но еще более уникальной ее делает отсутствие следов воды. Это еще раз доказывает, что ультрафиолетовое излучение может полностью изменить химический состав протопланетного диска. Оно может сыграть решающую роль на ранних химических стадиях зарождения жизни.
С "Уэббом" подтвердились прежние гипотезы
Важность CH3+ была предположена еще в 1970-х годах. Однако обнаружить ее было практически невозможно. Большинство молекул в протопланетных дисках наблюдаются с помощью радиотелескопов, но для этого необходимо, чтобы эти молекулы обладали так называемым постоянным дипольным моментом. Это означает, что геометрия молекулы должна иметь постоянное несбалансированное распределение электрического заряда, что создает положительный и отрицательный "дипольный момент".
Однако CH3+ симметрична и не имеет постоянного дипольного момента, что всегда делало ее обнаружение с помощью радиотелескопов непрактичным. Теоретически, можно было бы наблюдать спектральные линии CH3+ в инфракрасном диапазоне, но земная атмосфера делает такие наблюдения с поверхности нашей планеты крайне затруднительными.
Для обнаружения сигналов в инфракрасном диапазоне необходимо было использовать высокочувствительный космический телескоп. Инструменты телескопа Уэбба идеально подошли для этой задачи, хотя поначалу это оказалось очень сложным.
В итоге открытие (и подтверждение) CH3+ стало возможным только благодаря сотрудничеству нескольких исследователей, которые объединили уникальные возможности космического телескопа Джеймса Уэбба с возможностями земных лабораторий. И которые продолжают это делать, чтобы успешно исследовать и интерпретировать состав местной Вселенной и ее эволюцию.