Самая большая молекула спирта, когда-либо обнаруженная в космосе

Исследователи из Института радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне впервые обнаружили молекулу изопропанола в межзвездном пространстве. Это самая большая молекула спирта, обнаруженная в космосе на сегодняшний день. Она наблюдалась в молекулярном облаке Стрелец B2, расположенном недалеко от центра нашей галактики. Это открытие может пролить свет на процесс формирования звезд.

Астрономы уже несколько десятилетий исследуют космос в поисках молекул. На сегодняшний день в межзвездной среде обнаружено более 270 молекул. Цель - понять, как органические молекулы образуются в космосе, особенно в местах рождения звезд, и установить связь с химическим составом тел Солнечной системы, таких как кометы. Облако Стрелец B2, расположенное вблизи черной дыры Стрелец A* в нашей галактике, быстро стало объектом исследования, в котором было обнаружено множество органических молекул.

"Наша группа начала изучать химический состав Стрелец B2 более 15 лет назад с помощью 30-метрового телескопа IRAM", — объясняет Арно Беллош из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне, который участвовал в открытии. Благодаря Атакамскому большому миллиметровому/субмиллиметровому массиву (ALMA), расположенному на севере Чили и введенному в эксплуатацию в 2011 году, астрономы смогли провести дальнейшие исследования. Высокое угловое разрешение и чувствительность ALMA позволили им идентифицировать новые молекулы (такие, как изопропилцианид, N-метилформамид и мочевина). Теперь в список добавлена новая молекула.

Пропанол (C3H7OH) - это спирт, который существует в двух изомерах: Пропанол-1 и Пропанол-2 (также известный как изопропанол) - последний используется в гидроспиртовых растворах и других дезинфицирующих средствах. Беллош и его коллеги недавно сообщили об обнаружении этих двух молекулярных форм в космосе. Это первый случай обнаружения изопропанола в межзвездной среде и первый случай обнаружения обычного пропанола в звездообразующем регионе.

Однако нелегко обнаружить органические молекулы в спектрах, связанных со звездообразующими областями. Это происходит потому, что каждая молекула испускает излучение на определенных частотах; чем она больше, тем больше линий на разных частотах она производит. Обилие молекул в Стрелец B2 таково, что спектры перекрываются и смешиваются, что значительно затрудняет идентификацию молекул.

Но благодаря высокому угловому разрешению ALMA удалось вычленить части Стрелец B2, которые излучают очень узкие спектральные линии - в пять раз более узкие, чем линии, обнаруженные в более крупном масштабе 30-метровым радиотелескопом IRAM. Узость линий позволила различить различные частоты излучения - и таким образом ограничить спектральную путаницу - и идентифицировать два изомера пропанола в Стрелец B2.

Обнаружение этих двух очень похожих молекул, которые немного отличаются по своей структуре (функциональная группа -OH расположена не в том же месте), и, в частности, соотношение их обилия, дает представление о сети химических реакций, которые привели к их образованию в межзвездной среде. "Поскольку они выглядят очень похоже, они ведут себя физически очень похоже, а это значит, что обе молекулы должны присутствовать в одних и тех же местах в одно и то же время", — объясняет Роб Гаррод из Университета Вирджинии, соавтор исследования.

Команда сообщает в журнале Astronomy & Astrophysics, что изопропанол почти так же распространен, как и обычный пропанол, с коэффициентом распространенности 0,6 - значение, аналогичное коэффициенту 0,4, который они ранее получили для изопропилцианида ((H3C)2CHCN) и его линейного изомера, также обнаруженного в Стрелец B2. Исследователи отмечают, что эти результаты согласуются с результатами, полученными с помощью астрохимических моделей, и предполагают сходство в химических процессах, которые формируют эти два семейства молекул.

С момента обнаружения изопропилцианида в 2014 году не было выявлено других разветвленных молекул. "Обнаружение нормального пропанола и изопропанола и отчет показывают, что скромное предпочтение нормальной формы изопропилцианида, определенное ранее, может быть более общей особенностью среди межзвездных молекул аналогичного размера", — заключает команда. Другими словами, молекулы с разветвленными углеродными цепочками могут быть в целом обильны в межзвездной среде (так же, как и их линейные аналоги).

Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дополнительные исследования. Для этого астрономы надеются найти другие пары органических молекул, у которых функциональная группа прикреплена к первичному или вторичному углероду углеродного скелета. Бутанол (который имеет четыре атома углерода) и его три изомера могут стать следующими кандидатами в семейство спиртов. Однако их обнаружение может быть еще более сложным, чем обнаружение пропанола, отмечает команда.

Исследователи также отмечают, что многие спектральные линии до сих пор не идентифицированы в спектре ALMA Стрелец B2. Ожидается, что в скором времени радиотелескоп будет расширен до более низких частот, что еще больше уменьшит спектральную путаницу. Таким образом, в ближайшем будущем в этом гигантском облаке газа и пыли можно будет обнаружить больше органических молекул, раскрывающих химические процессы, которые привели к образованию звезд.