Новые наблюдения на телескопе ALMA показывают, что протопланетный диск, окружающий молодую звезду MWC 480 [1], содержит значительное количество цианистого метила (CH3CN), сложного углеродного соединения. Цианистого метила в диске вокруг MWC 480 хватило бы, чтобы заполнить все океаны Земли.

Это молекулярное соединение, а также более простое соединение из того же семейства, цианистый водород (синильная кислота) (HCN), было обнаружено в холодных внешних областях новообразованного околозвездного диска, в зоне, аналогичной той, которую в Солнечной системе астрономы называют поясом Койпера (область ледяных планетезималей и комет за орбитой Нептуна).

Кометы хранят свидетельства об изначальном химическом составе Солнечной системы в эпоху образования планет. Считается, что именно кометы и астероиды из внешних областей Солнечной системы принесли на новорожденную Землю воду и органические молекулы, дав тем самым начало развитию жизни.

“Исследования комет и астероидов показывают, что первоначальная туманность, породившая Солнце и планеты, была богата водой и сложными органическими соединениями”, -- говорит Карин Эберг (Karin Öberg), сотрудник Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже (штат Массачусетс, США) и ведущий автор новой работы.

“Теперь мы получили доказательство того, что те же химические соединения имеются во Вселенной в областях, где формируются планетные системы”. Особенно интригующим фактом, по мнению Эберг, является то, что молекулы, обнаруженные в MWC 480, найдены в кометах Солнечной системы в схожих концентрациях.

Звезда MWC 480, примерно вдвое превосходящая по массе Солнце, расположена в 455 световых годах от нас в области звездообразования в Тельце. Окружающий ее диск находится на очень ранней стадии развития — он совсем недавно сформировался из холодной и темной газо-пылевой туманности. Астрономам, наблюдающим этот объект на ALMA и на других телескопах, еще предстоит обнаружить в нем признаки образования планет, хотя наблюдения с более высоким разрешением могут выявить в нем структуру, подобную той, что наблюдается у объекта сходного возраста HL Tauri.

В последнее время у астрономов сложилось мнение, что в холодных и темных межзвездных облаках образуются сложные органические молекулы, в том числе цианиды. Важность этих соединений, в особенности цианистого метила, в том, что в них содержатся углеродно–азотные связи, существенные для формирования аминокислот – основы белков, строительных «кирпичиков» жизни.

Однако до сих пор оставалось неясным, могут ли эти сложные органические молекулы образовываться и оставаться устойчивыми в условиях бурного энерговыделения в новорожденной планетной системе, где ударные волны и мощное излучение могут легко разрушить химические связи.

Благодаря великолепной чувствительности телескопа ALMA [2] астрономы смогли убедиться, что в этих условиях органические молекулы не только выживают, но активно формируются.

Обилие молекул, найденное с телескопом ALMA в протопланетном диске, значительно превышает то, которое характерно для межзвездных облаков. Это значит, что в протопланетных дисках сложные органические молекулы образуются в больших количествах и на относительно коротких временных масштабах [3].

Астрономы предполагают, что, по мере того, как эта планетная система будет эволюционировать, органические молекулы, заключенные в кометах и других ледяных телах, будут доставляться ими в области системы, более приспособленные для развития жизни.

“Изучая экзопланеты, мы узнали, что Солнечная система не уникальна ни по количеству планет, ни по присутствию воды”, -- заключает Эберг. “Теперь мы знаем, что мы не представляем собой ничего особенного и в смысле органической химии. То есть, мы в очередной раз убедились, что не являемся чем-то из ряда вон выходящим. Это очень хорошая новость для тех, кто пытается выяснить, насколько жизнь распространена во Вселенной.”

Примечания

[1] Этой звезде всего около миллиона лет (напомним, что возраст Солнца превышает четыре миллиарда лет). Обозначение MWC 480 соответствует каталогу обсерватории Маунт Вильсон (Mount Wilson Catalog) звезд типов B и A с яркими водородными линиями в спектрах.

[2]Телескоп ALMA способен регистрировать на миллиметровых волнах слабое излучение космических молекул. Для описываемых наблюдений астрономы использовали только часть 66 антенн ALMA в конфигурации с низким разрешением. Дальнейшие исследования этого и других протопланетных дисков с полным набором антенн ALMA должны выявить новые детали химической и структурной эволюции звезд и планет.

[3] Столь быстрый темп образования молекул помогает нейтрализовать силы, которые иначе привели бы к их разрушению. Существенно и то, что эти молекулы обнаружены в относительно спокойной периферийной части диска, на расстояниях от 4.5 до 15 миллиардов километров от центральной звезды. Для Солнечной системы такое расстояние было бы непомерно большим, но с учетом большей массы MWC 480 это как раз соответствует зоне образования комет.

Узнать больше

Результаты работы представлены в статье “The Cometary Composition of a Protoplanetary Disk as Revealed by Complex Cyanides”, K.I. Öberg и др., которая публикуется в журнале Nature от 9 апреля 2015.

Состав исследовательской группы: Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Viviana V. Guzmán (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Kenji Furuya (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, the Netherlands), Chunhua Qi (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Yuri Aikawa (Kobe University, Kobe, Japan), Sean M. Andrews (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics), Ryan Loomis (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) и David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics).

Ссылки

• Текст статьи в Nature
• Фото ALMA