Ученые впервые однозначно идентифицировали конкретные молекулы полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в холодном молекулярном облаке TMC-1, в котором еще даже не началось звездообразование. До этого астрономы находили только коллективные следы присутствия ПАУ в межзвездной среде и считали, что эти сложные органические соединения возникают в момент гибели звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Считается, что значительная часть углерода в космосе существует в форме крупных молекул полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). С 1980-х годов косвенные свидетельства в виде инфракрасных полос, характерных для всего класса ПАУ, указывали на то, что этих молекул в космосе много, но идентифицировать конкретные соединения до сих пор не удавалось.
На Земле ПАУ эффективно образуются только при высоких температурах. Они возникают как побочные продукты сжигания ископаемого топлива. Их можно найти, например, в следах обугливания на приготовленной на гриле пище.
Исследователи из проекта GOTHAM (Green Bank Telescope Observations of TMC-1: Hunting Aromatic Molecules) в поисках ПАУ детально изучили с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк (GBT) в США туманность TMC-1 — часть Молекулярного облака Тельца, большого дозвездного облака пыли и газа, расположенного примерно в 450 световых годах от Земли.
Поскольку ожидалось, что ПАУ будут производить большое количество очень слабых сигналов в пределах своих спектральных интервалов, авторы разработали технологию выделения неуловимых сигналов из шума с помощью суммирования и обработки результатов наблюдений через специальные фильтры.
В итоге, в холодном межзвездном облаке с температурой 10 градусов выше абсолютного нуля авторы идентифицировали около дюжины конкретных молекул ПАУ, две из которых описаны в опубликованной статье. Это 1- и 2-цианонафталин — соединения, состоящие из двух конденсированных бензольных колец с присоединенной нитрильной группой.
По словам авторов, открытие указывает на то, что сложные молекулы ПАУ могут образовываться при гораздо более низких температурах, чем считали ранее.
"Мы всегда думали, что полициклические ароматические углеводороды в основном образуются в атмосферах умирающих звезд, — приводятся в пресс-релизе Массачусетского технологического института слова первого автора статьи, доцента кафедры химии и главного исследователя проекта GOTHAM Бретта МакГуайра (Brett McGuire). — В этом исследовании мы обнаружили их в холодных темных облаках, где звезды еще даже не начали формироваться".
Среди прочих, авторы нашли в облаке TMC-1 сложные молекулы, никогда ранее не обнаруживаемые в межзвездной среде: 1- и 2-цианоциклопентадиен, HC11N, винилцианоацетилен, бензонитрил, транс-(E)-иановинилацетилен, HC4NC, пропаргилцианид и другие.
"Мы наткнулись на совершенно новый набор молекул, отличный от всего, что мы видели ранее, и это полностью меняет наше представление о том, как эти молекулы взаимодействуют друг с другом, — говорит МакГуайр. — Считается, что полициклические ароматические углеводороды содержат до 25 процентов углерода во Вселенной. Теперь впервые у нас есть прямое окно в их химию, которое позволит нам подробно изучить, как эволюционирует этот массивный резервуар углерода".
"Мы видим, как ПАУ реагируют с образованием более крупных молекул. Со временем эти молекулы становятся достаточно большими и начинают собираться в зародыши межзвездной пыли", — объясняет ученый.
BETWEENDIGITAL
Авторы считают, что их открытие может стать ключом к разгадке роли углерода в формировании звезд и планет.
По информации https://ria.ru/20210318/kosmos-1601864896.html
Обозрение "Terra & Comp".
