Сложная молекула обнаружена в глубинах межзвездного пространства

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — это органические молекулы, состоящие из связанных ароматических колец. Хотя инфракрасные эмиссионные полосы указывают на обилие ПАУ в космосе, в межзвездной среде обнаружено лишь несколько конкретных ПАУ.

Теперь астероид позволил исследователям найти самую значительную молекулу, когда-либо обнаруженную радиоастрономией, и третью по величине, идентифицированную в космосе. Это открытие проливает свет на важный астрохимический вопрос: происхождение и пути углерода, основного строительного блока жизни, во Вселенной и нашей солнечной системе.

Исследователи обнаружили новую сложную молекулу (1-цианопирен), органическую молекулу, состоящую из нескольких конденсированных бензольных колец и принадлежащую к классу соединений, известных как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в молекулярном облаке Тельца-1 (TMC-1), холодном межзвездном облаке. TMC-1 — это область в созвездии Тельца, где еще не началось формирование звезд, с температурой всего на 10 градусов выше абсолютного нуля.

«TMC-1 — это естественная лаборатория для изучения этих молекул, которые в дальнейшем формируют строительные блоки звезд и планет. Это самые большие молекулы, которые мы обнаружили в TMC-1 на сегодняшний день. Открытие раздвигает границы нашего понимания сложности молекул, которые могут существовать в межзвездном пространстве», — говорят ученые.

Каждая молекула имеет уникальный спектр, подобно отпечатку пальца, который помогает ее идентифицировать. Однако некоторые полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) сложно обнаружить из-за их большого размера и отсутствия постоянного дипольного момента. Недавнее наблюдение изомера цианопирена дает косвенное доказательство существования еще более крупных и сложных молекул в будущих исследованиях.

Для определения уникального спектра 1-цианопирена потребовалась междисциплинарная научная группа.

Астрономы изучают полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), чтобы понять их жизненный цикл и узнать, как они взаимодействуют с межзвездной средой и окружающими небесными телами.

Считается, что ПАУ вызывают неопознанные инфракрасные полосы, наблюдаемые во многих астрономических объектах, которые возникают в результате инфракрасной флуоресценции ПАУ после поглощения ими ультрафиолетовых (УФ) фотонов от звезд. Интенсивность этих полос предполагает, что ПАУ могут составлять значительную часть углерода в межзвездной среде.

ПАУ также обнаруживаются гораздо ближе к Земле. В декабре прошлого года исследователи, анализирующие образцы, доставленные с астероида, обнаружили не только ПАУ, но и значительные количества пирена и нафталина, которые ранее были обнаружены в TMC-1.

Кроме того, изучив сигнатуры углерода-13, редкого изотопа углерода, они определили, что эти ПАУ, вероятно, образовались при очень низких температурах — аналогичных 10 К, обнаруженным в TMC-1.

«Все это намекает на то, что ПАУ, которые мы находим в нашей Солнечной системе, могли образоваться задолго до нашей звезды, в холодном темном облаке газа и пыли, подобном TMC-1, которое породило Солнце. Невероятно, что мы можем посмотреть на химические археологические записи нашего молекулярного происхождения в этих астероидах… и на самые истоки этих записей для любых солнечных систем и планет, которые в конечном итоге образуются в TMC-1».

Ученые планируют продолжить поиск других ПАУ в TMC-1, чтобы разработать более полное понимание молекулярной популяции в этом регионе. Обнаружение ПАУ в этом холодном, плотном облаке бросает вызов традиционным взглядам на их формирование и предлагает новые выводы об их роли в межзвездной химии и астробиологии.

ПАУ считаются предшественниками молекул, которые очень важны для возникновения жизни. Будущие исследования прольют свет на процессы формирования звезд и планет и помогут понять условия, которые могли бы привести к возникновению жизни во Вселенной.

Исследование было опубликовано в журнале Science.