Обнаружены сложные органические молекулы в протопланетном диске звезды V883 Orionis

На этом художественном изображении показан протопланетный диск вокруг звезды V883 Orionis. В самой внешней части диска летучие газы замерзают в виде льда, содержащего сложные органические молекулы. Вспышка энергии звезды нагревает внутреннюю часть диска до температуры, которая испаряет лед и высвобождает сложные молекулы, позволяя астрономам их обнаружить. На врезке показана химическая структура обнаруженных в протопланетном диске сложных органических молекул (слева направо): пропионитрил (этилцианид), гликолонитрил, аланин, глицин, этиленгликоль и ацетонитрил (метилцианид). Автор: ESO / L. Calçada / T. Müller (MPIA/HdA)

Используя комплекс радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), команда астрономов под руководством Абубакара Фадуля из Института астрономии Макса Планка (MPIA) обнаружила сложные органические молекулы — включая первое предположительное обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила — в протопланетном диске молодой звезды V883 Orionis, переживающей фазу вспышки.

Эти соединения считаются предшественниками строительных блоков жизни. Сравнение различных космических сред показывает, что обилие и сложность таких молекул возрастают от областей звездообразования до полностью сформировавшихся планетных систем. Это позволяет предположить, что «семена жизни» собираются в космосе и широко распространены.

Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.

Астрономы и ранее находили сложные органические молекулы (СОМ) в различных местах, связанных с формированием звезд и планет. СОМ — это молекулы, содержащие более пяти атомов, по крайней мере один из которых является углеродом. Многие из них считаются строительными блоками жизни, такими как аминокислоты и нуклеиновые кислоты или их предшественники.

«Наше открытие указывает на прямую линию химического обогащения и увеличения сложности между межзвездными облаками и полностью сформировавшимися планетными системами», — говорит Абубакар Фадуль.

Обнаружение 17 сложных органических молекул в протопланетном диске V883 Orionis, включая этиленгликоль и гликолонитрил, предоставляет долгожданный фрагмент головоломки в эволюции таких молекул между этапами, предшествующими и последующими за образованием звезд и их протопланетных дисков. Гликолонитрил является предшественником аминокислот глицина и аланина, а также нуклеинового основания аденина.

Сборка пребиотических молекул начинается в межзвездном пространстве

Переход от холодного протозвездного облака к молодой звезде, окруженной диском из пыли и газа, сопровождается бурной фазой ударных волн, интенсивного излучения и быстрого выброса газа. Такие энергетические процессы могут разрушить большую часть сложной химии, собранной на предыдущих этапах.

«Теперь кажется, что верно обратное, — отмечает соавтор исследования Камбер Шварц. — Наши результаты позволяют предположить, что протопланетные диски наследуют сложные молекулы от более ранних стадий, а формирование сложных молекул может продолжаться на этапе протопланетного диска».

Химические реакции, синтезирующие эти сложные органические молекулы, происходят в холодных условиях, предпочтительно на ледяных пылевых зернах, которые позже слипаются, образуя более крупные объекты. Скрытые в этих смесях горных пород, пыли и льда, они обычно остаются незамеченными.

В системе V883 Orionis центральная звезда все еще растет, накапливая газ из окружающего диска, пока в конечном итоге не запустит термоядерные реакции в своем ядре. В течение этих периодов роста падающий газ нагревается и производит интенсивные всплески излучения.

«Эти вспышки достаточно сильны, чтобы нагреть окружающий диск вплоть до областей, которые в противном случае были бы ледяными, высвобождая химические вещества, которые мы обнаружили», — объясняет Фадуль.

Астрономы MPIA получили доступ к радиотелескопу ALMA через Европейскую южную обсерваторию (ESO), которая управляет им в чилийской пустыне Атакама на высоте 5000 метров. ALMA позволила астрономам точно определить систему V883 Orionis и найти слабые спектральные сигнатуры, которые в конечном итоге привели к обнаружениям.

Дальнейшие задачи

«Хотя этот результат впечатляет, мы еще не расшифровали все сигнатуры, которые нашли в наших спектрах, — говорит Шварц. — Данные с более высоким разрешением подтвердят обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила и, возможно, даже выявят более сложные химические вещества, которые мы пока просто не смогли идентифицировать».

Дополнительная информация: A deep search for Ethylene Glycol and Glycolonitrile in V883 Ori Protoplanetary Disk, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/adec6e

Источник: Max Planck Society