|
Лаборатория естественной химии у протозвезд
|
|
|
|
Жизнь существует благодаря тому, что элементы объединяются, образуя сложные органические молекулы. Астрохимия изучает этот процесс, пытаясь понять, как природа создает молекулы на основе углерода, критически важные для жизни. Одним из источников таких молекул являются выбросы, испускаемые протозвездами.
|
|
|
|
Протозвезды растут, аккрецируя газ, и при этом они также излучают энергию. Протозвезды еще не начали термоядерный синтез водорода, поэтому их энергия поступает от ударных волн на их поверхности, генерируемых падающим газом. Они также могут испускать высокоскоростные потоки газа в виде астрофизических струй. Эти струи уносят избыточный угловой момент, позволяя протозвездам продолжать расти. Эти струи также создают освещенные ударные волны в межзвездной среде (МЗС).
|
|
|
|
Ударные фронты, подобные этим, — это места концентрации энергии и материи, и именно там природа делает свое дело. Они похожи на хаотическое скоростное свидание для химических веществ. Тепло и давление расщепляют одни молекулы и связывают другие, и все это происходит быстро.
|
|
|
|
В этих ударных волнах образуются некоторые сложные молекулы, и недавние исследования в области астрономии и астрофизики представляют подробный анализ химии в протозвездных джетах. Научная статья называется «PRODIGE — От оболочки до диска с помощью NOEMA VII. (Сложные) органические молекулы в истечении NGC1333 IRAS 4B1: новая лаборатория для химии ударных волн». Ведущий автор — Лаура Буш, научный сотрудник Центра астрохимических исследований Института внеземной физики им. Макса Планка.
|
|
|
|
|
|
|
PRODIGE — это проект «Протозвезды и диски: глобальная эволюция». В рамках проекта PRODIGE использовался мощный радиотелескоп Northern Extended Millimeter Array, расположенный во Французских Альпах, для исследования 32 протозвезд в молекулярном облаке Персея и 8 протозвезд в молекулярном облаке Тельца. В исследовании изучаются «…угловой момент, плотность, температура, турбулентность и химический состав протозвезд и звезд до главной последовательности в эволюционные эпохи, когда начинается формирование планет», — говорится на веб-сайте. Исследование PRODIGE завершилось в конце 2025 года.
|
|
|
|
«Химия ударных волн — отличный инструмент для изучения механизмов образования и разрушения сложных органических молекул (СОМ)», — пишут авторы. Несмотря на то, что PRODIGE — это обзор, эти среды ударных волн протозвезд не были широко изучены на большой выборке.
|
|
|
|
В этой работе авторы исследовали выбросы из протозвезды класса 0 IRAS 4B1, двойной звезды в области звездообразования NGC 1333. Они сосредоточились на областях ударных волн, которые как генерируют, так и разрушают СОМ.
|
|
|
|
«Один из ключевых вопросов астрохимии — понимание роста молекулярной сложности в процессе звездообразования, включая процессы образования и разрушения сложных органических молекул (СОМ; 6 атомов и содержащих углерод), — объясняют авторы. — Ударные волны, проходящие через спокойную среду, сильно влияют на локальный химический состав».
|
|
|
|
«Работая над отдельным проектом PRODIGE по картированию метилцианида (CH3CN) в направлении IRAS 4B1, я заметил излучение, которое, по-видимому, отражало отток вещества, а не горячее окружение формирующейся звезды», — сказал ведущий автор Буш в пресс-релизе. — «Это заставило меня искать в данных более сложные молекулы — и я их нашел».
|
|
|
|
Исследователи сообщают о первом обнаружении 3 СОМ: CH3CN (ацетонитрил), CH3CHO (ацетальдегид) и CH2DOH (дейтерированный метанол).
|
|
|
|
Ацетонитрил важен, потому что это азотсодержащая молекула, которые встречаются относительно редко. Это важная молекула в так называемой сети азотной химии.
|
|
|
|
Ацетальдегид важен, потому что он содержит кислород и является одним из простейших кислородсодержащих соединений. Он находится на стыке углеродно-кислородной химии, и путь его образования до сих пор неясен. Но его присутствие является убедительным доказательством того, что протозвездные среды могут синтезировать пребиотическую химию.
|
|
|
|
Присутствие дейтерированного метанола в выбросах также важно, но по причинам, отличным от пребиотической химии. Он должен был разрушаться в нагретой среде выбросов, поэтому его присутствие носит ископаемый характер. Он должен был образоваться в газе на дозвездной стадии, а затем закрепиться в ледяных оболочках. Он был освобожден от этих ледяных оболочек ударными волнами, но остался неповрежденным.
|
|
|
|
Все молекулы имеют различное излучение, и это позволило исследователям составить карту их присутствия по всему потоку, выявив области с различными температурами и плотностями. Некоторые молекулы присутствуют там, где температура самая высокая, некоторые — там, где она самая низкая. Это показывает, что разные молекулы образуются по разным путям. Но многое еще предстоит узнать, и многое еще предстоит раскрыть.
|
|
|
|
«Впервые мы достоверно обнаружили молекулы CH3CN, CH3CHO и CH2DOH в истечении IRAS 4B1», — пишут авторы. «Целенаправленные наблюдения позволят обнаружить новые молекулы и провести более детальный анализ их излучения».
|
|
|
|
Подробно наблюдался только один другой протозвездный выброс. Он называется L1157-B1 и считается прототипом таких богатых химическими веществами выбросов. Он является объектом более чувствительных наблюдений, и авторы этой работы утверждают, что аналогично чувствительные наблюдения IRAS4B1 позволят им «…обнаружить менее распространенные химические соединения и составить полный химический состав выброса IRAS4B1».
|
|
|
|
«Вместе с работами по моделированию это даст важную информацию о процессах образования и разрушения химических соединений, а также о структуре и кинематике выброса», — заключают авторы.
|
|
|
|
Источник
|
