Астрономи виявили ознаки складних органічних молекул, які є попередниками будівельних блоків життя, в диску, що формує планети, навколо далекої зірки. Це відкриття свідчить про те, що хімічні основи життя формуються в космосі та розповсюджуються на молоді або новостворені планети.
Використовуючи Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив (ALMA), систему радіотелескопів у Чилі, вчені виявили сліди 17 складних органічних молекул у протовій зірці V883 Оріоніс, що розташована приблизно в 1305 світлових роках від нас у сузір’ї Оріона.
V883 Оріоніс – це молодий зірковий об’єкт, що оцінюється в 500 000 років, і він перебуває в активній фазі накопичення маси та формування планет. Якщо 0,5 мільйона років здаються вам древніми, згадайте, що нашій середньовічній Сонцю близько 4,6 мільярда років.
Складні органічні молекули – це молекули, що містять більше п’яти атомів, принаймні один з яких є вуглецем. Їх раніше спостерігали в місцях формування зірок і планет.
Проте серед сполук, виявлених навколо V883 Оріоніс, вперше зафіксовані етигенгліколь й гліколонітрил — сполуки, що вважаються попередниками будівельних блоків життя. Наприклад, гліколонітрил є попередником амінокислот гліцину та аланіну, а також нуклеобази аденіну — одного з будівельних блоків ДНК та РНК.
Це відкриття може надати відсутній зв’язок у розповіді про еволюцію молекул навколо молодих зірок, пояснюючи період між початковим формуванням зірок і зростанням планет у їхніх навколишніх протових дисках.
«Наше відкриття вказує на пряму лінію хімічного збагачення та зростаючої складності між міжзоряними хмарами та повністю еволюційними планетарними системами», — заявив керівник команди Абубакар Фадул, вчений Макс Планк Інституту астрономії в Німеччині.
Космічна хімічна конструкторська лінія
Зірки починають своє життя, коли перенасичені кластери в великих хмарах міжзоряного газу і пилу колапсують під впливом власної гравітації. Це створює протозірку, яка продовжує накопичувати матерію зі свого навколишнього середовища, поки не досягне достатньої маси для запуску синтезу водню в гелій у своєму ядрі. Це ядерний процес, який визначає, що таке головна послідовна зірка.
У міру цього процесу матеріал навколо молодої зірки сплющується в обертовий диск газу і пилу, з якого зрештою виникнуть планети.
Перехід від протозірки до молодої головної послідовної зірки є насильницьким, з інтенсивним радіаційним фоном, шокованим газом і викидом газу з протового диска. Вважається, що це може негативно позначитися на збереженні складних хімічних сполук, утворених на ранніх стадіях існування протозірки.
Це призвело до розвитку так званого сценарію «скидання», згідно з яким необхідні для життя хімікати формуються на пізніших стадіях існування протового диска, коли формуються планети, астероїди та комети.
Проте нове відкриття свідчить про те, що сценарій скидання є непотрібним.
«Тепер, мабуть, є правдою протилежне», — сказав учасник команди і вчений MPIA Камбер Шварц. «Наші результати вказують на те, що протові диски успадковують складні молекули з ранніх стадій, і утворення складних молекул може продовжуватися на стадії протового диска.»
Команда теоретизує, що період між енергетичною протозірковою фазою і формуванням протового диска буде занадто коротким для утворення складних органічних молекул у виявлених кількостях. Отже, умови, що передують біологічним процесам, можуть не обмежуватися окремими планетарними системами, а бути більш поширеними.
Оскільки хімічні реакції, що створюють складні органічні молекули, найкраще проходять у холодніших умовах, вони можуть відбуватися в крижаному пилу, що пізніше збирається в великі тіла.
Це означає, що ці молекули можуть залишатися прихованими в пилу, скелях та льоді в молодих планетарних системах, ставати доступними лише коли нагрівання центральною зіркою розігріває ці матеріали.
Це аналогічно тому, що спостерігається в нашій власній сонячній системі, коли комети з зовнішньої частини нашої планетарної системи проходять близько до Сонця, створюючи хвости комет і коми.
Хоча V883 Оріоніс ще не досягла маси, необхідної для досягнення ядерного синтезу, в цій молодій системі є механізм нагрівання, що дозволяє відбуватися подібному відтаванню: коли матеріал падає на зірку, сприяючи її зростанню, виникають спалахи інтенсивної радіації.
«Ці вибухи достатньо сильні, щоб нагріти навколишній диск до таких температур, що відбувається вибух складних молекул, які ми виявили», — сказав Фадул.
Цілком природно, що ALMA, масив з 66 радіотелескопів, розташованих у пустелі Атакама на півночі Чилі, відіграв ключову роль у дослідженні диска навколо V883 Оріоніс. Саме цей масив вперше виявив лінію снігу води в диску V883 Оріоніс у 2016 році.
«Хоча цей результат є вражаючим, ми досі не розгадали всі сигнали, які ми знайшли в наших спектрах», — сказав Шварц. «Вища роздільна здатність даних підтвердить виявлення етигенгліколю та гліколонітрилу і, можливо, розкриє ще більш складні хімічні сполуки, які ми просто ще не ідентифікували».
Фадул запропонував, що астрономам слід також аналізувати світло зірок на зразок V883 Оріоніс та їхніх протових дисків в інших довжинах хвиль електромагнітного спектра, щоб знайти ще більш еволюціоновані молекули.
«Хто знає, що ще ми можемо відкрити?» — підсумував Фадул.
Дослідження команди доступне у вигляді препринту на платформі arXiv.