Исследование ICRANet связало протогалактики с возникновением сложных органических молекул

Международная команда астрофизиков под руководством профессоров Ремо Руффини и Ю Вана из Международного центра релятивистской астрофизики (ICRANet) и Итальянского национального института астрофизики (INAF) обнаружила удивительное сходство между центром нашей Галактики и самыми ранними протогалактиками во Вселенной, известными как «маленькие красные точки». Оказалось, что эти объекты, необычайно спокойные в плане жесткого излучения, создают идеальные условия для образования сложных органических молекул — ключевых «ингредиентов» жизни. Результаты этого исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Новое исследование проливает свет на природу загадочных объектов, обнаруженных космическим телескопом Джеймс Уэбб (JWST) на заре существования Вселенной. Эти объекты, получившие название «маленькие красные точки» (LRD, little red dots), представляют собой ультракомпактные протогалактики, существовавшие в то время, когда возраст Вселенной составлял всего несколько процентов от нынешнего. Их радиус составляет всего несколько сотен световых лет, что ничтожно мало по сравнению с нашей Галактикой Млечный Путь, простирающейся более чем на 100 000 световых лет. Однако, несмотря на свои крошечные размеры, эти галактики таят в себе огромный сюрприз: в их центрах находятся черные дыры массой в миллионы солнечных масс, сопоставимые по массе с той, что покоится в ядре Млечного Пути.

Ключевой особенностью как центра нашей Галактики, так и этих ранних протогалактик является их необычайное спокойствие. Вопреки ожиданиям, что молодые галактики с массивными черными дырами должны быть наполнены бурными процессами и высокоэнергетическим излучением, «маленькие красные точки» излучают тускло в рентгеновском диапазоне. Это свойство делает их поразительно похожими на ядро Млечного Пути, где находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A*. Эта черная дыра находится в состоянии покоя, поглощая так мало вещества, что ее светимость составляет менее миллиардной доли от теоретически возможной. Благодаря этому окружающая среда в центре Галактики остается прохладной и спокойной, что позволяет существовать плотным молекулярным облакам.

Именно это космическое спокойствие и отсутствие агрессивного излучения играют решающую роль в формировании сложных молекул. В условиях бурного звездообразования или активного питания черной дыры мощные потоки ультрафиолета и рентгеновских лучей разрушают хрупкие органические соединения.

В спокойной же обстановке, как в центральной молекулярной зоне Млечного Пути, пыль и газ могут конденсироваться в холодные облака, становясь естественными химическими фабриками. Астрономы уже обнаружили в нашей Галактике, например, в облаке G+0.693-0.027 с температурой ~100 Кельвинов, богатый набор сложных органических молекул, включая нитрилы, которые являются предшественниками нуклеотидов РНК, основы одного из ключевых механизмов зарождения жизни.

Исследователи предполагают, что аналогичные процессы могли протекать и в «маленьких красных точках» 13 миллиардов лет назад. Их компактные, окутанные пылью ядра могли поддерживать условия, необходимые для холодной химии: низкие температуры, высокую плотность газа и пыли, служащей поверхностью для реакций, и, самое главное, защиту от губительного излучения. Эти условия превращают ранние протогалактики в тихие, но чрезвычайно продуктивные лаборатории галактического масштаба, где пребиотические молекулы могли образовываться и накапливаться.

Это открытие кардинально меняет представления о времени и месте возникновения компонентов жизни. Ранее считалось, что для синтеза сложной органики необходима эволюция нескольких поколений звезд и относительно спокойная среда в зрелых галактиках. Однако данные JWST показывают, что Вселенная была «биологически плодородна» практически с самого начала. По мере эволюции и слияния этих ранних галактик наработанные в их недрах органические молекулы могли распространяться по космосу, «засевая» им межзвездную среду и будущие планетные системы, включая нашу собственную.

«Представление о том, что компоненты жизни могли зарождаться в самых ранних галактиках Вселенной, представляет собой глубокий сдвиг в перспективе», — отмечают авторы исследования, подчеркивая, что история жизни неразрывно связана с историей галактик и звезд.

Таким образом, главный результат исследования заключается в установлении прямой связи между спокойными фазами активности черных дыр в центрах галактик и возможностью зарождения сложной органики. «Маленькие красные точки», обнаруженные Уэббом, предстают не просто космической диковинкой, а важнейшими фабриками пребиотических молекул в ранней Вселенной. Это открытие расширяет окно возможностей для возникновения жизни на миллиарды лет в прошлое, предполагая, что необходимые для нее химические ингредиенты были широко распространены в космосе задолго до образования Земли.

При этом надо понимать, что связь между ядрами галактик и жизнью, хоть и остается пока предположительной, становится все более обоснованной. Речь идет не о том, что астрономы нашли в космосе бактерии. Речь о том, что найден космический контекст для земной биохимии. Спокойствие галактического центра Млечного Пути или древних протогалактик это не просто интересная особенность.

Это условие, позволившее Вселенной обогатить себя тем самым сложным органическим «супом», из которого впоследствии, где-то на подходящей планете, могла возникнуть жизнь. Мы начинаем видеть, как из законов физики, управляющих ростом черных дыр и эволюцией галактик, проистекают условия для химии, а из химии — потенциально и для биологии. Это и есть тот самый долгожданный мост между астрономией и биологией.