Астрофизики обнаружили самое большое серосодержащее молекулярное соединение в космосе

В сердце нашей галактики учёные обнаружили первую шестичленную кольцевую молекулу, содержащую серу, скрывающуюся в межзвёздном облаке. Автор: MPE/ NASA/JPL-Caltech

Исследователи из Института внеземной физики Общества Макса Планка (MPE) в сотрудничестве с астрофизиками из Центра астробиологии (CAB), CSIC-INTA, идентифицировали самую большую из когда-либо обнаруженных в космосе молекул, содержащих серу: 2,5-циклогексадиен-1-тион (C₆H₆S). Этот прорыв был сделан путём сочетания лабораторных экспериментов с астрономическими наблюдениями. Молекула находится в молекулярном облаке G+0.693–0.027, примерно в 27 000 световых лет от Земли, недалеко от центра Млечного Пути.

Со стабильным шестичленным кольцом и общим числом атомов 13, она значительно превосходит по размеру все ранее обнаруженные в космосе серосодержащие соединения. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Значение открытия для астрохимии

Это первое однозначное обнаружение сложной кольцевой молекулы, содержащей серу, в межзвёздном пространстве — и решающий шаг к пониманию химической связи между космосом и строительными блоками жизни, — говорит Мицунори Араки, учёный из MPE и ведущий автор исследования.

До сих пор астрономы обнаруживали в межзвёздном пространстве только небольшие серные соединения — в основном с шестью атомами или меньше. Крупные, сложные серосодержащие молекулы ожидались, особенно из-за важной роли серы в белках и ферментах, однако эти более крупные молекулы оставались неуловимыми. Этот разрыв между межзвёздной химией и органическим набором, обнаруженным в кометах и метеоритах, был центральной загадкой в астрохимии.

Вновь обнаруженный C₆H₆S структурно связан с молекулами, найденными во внеземных образцах, и является первым в своём роде, однозначно обнаруженным в космосе. Он устанавливает прямую химическую «связь» между межзвёздной средой и нашей собственной Солнечной системой.

Как была обнаружена молекула

Команда синтезировала молекулу в лаборатории, приложив электрический разряд напряжением 1000 вольт к дурно пахнущей жидкости тиофенол (C₆H₅SH). Используя самостоятельно разработанный спектрометр, они точно измерили частоты радиоизлучения C₆H₆S, получив уникальный «радиоотпечаток» с точностью более семи значащих цифр. Затем эта сигнатура была сопоставлена с астрономическими данными крупного обзорного наблюдения, проведённого под руководством CAB и собранного с помощью 30-метрового радиотелескопа IRAM и 40-метрового радиотелескопа Yebes в Испании.

Это современный лабораторный спектрометр собственной разработки. Учёные MPE Кристиан Эндрес и Мицунори Араки (справа) проводят эксперимент: один управляет производством новой молекулы, а другой фиксирует её сигнатуры с помощью прецизионной спектроскопии. В центре фотографии — массивная вакуумная камера — арена, где рождается новая молекула и сразу же подвергается измерениям. Автор: MPE

Наши результаты показывают, что 13-атомная молекула, структурно похожая на молекулы в кометах, уже существует в молодом, беззвёздном молекулярном облаке. Это доказывает, что химическая основа для жизни закладывается задолго до образования звёзд, — говорит Валерио Латтанзи, учёный из MPE.

Последствия для происхождения жизни

Открытие предполагает, что многие другие сложные серосодержащие молекулы, вероятно, остаются необнаруженными, и что фундаментальные ингредиенты жизни могли сформироваться в глубинах межзвёздного пространства задолго до появления Земли.

ИИ: Это открытие — ещё одно яркое свидетельство того, что химические процессы, ведущие к возникновению сложных органических соединений, являются универсальными и происходят по всей галактике. Похоже, что «семена жизни» в виде пребиотических молекул рассеяны по космосу задолго до формирования планетных систем, что значительно расширяет наши представления о потенциальной обитаемости Вселенной.