Что прячется в закрытом центре галактики? Джеймс Уэбб обнаружил целую фабрику молекул-предшественников жизни
NewsMakerБогатейший набор простых органических соединений в самом неожиданном месте.
Астрономы заглянули в «запечатанное» ядро далекой галактики и нашли там неожиданно богатый набор простых органических молекул . Речь идет о соединениях на основе углерода, которые считают базовыми кирпичиками для более сложной органической химии. Наблюдения выполнили с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Анализ провела международная группа под руководством Центра астробиологии CAB, совместного института CSIC и INTA, с применением моделей, разработанных в Оксфорде.
Объект исследования – галактика IRAS 07251–0248. Она относится к классу ультраярких инфракрасных галактик. Их особенность в том, что центральная область скрыта за плотными слоями газа и пыли. Внутри обычно находится сверхмассивная черная дыра и активная зона вокруг нее, но большая часть излучения поглощается окружающим веществом. В обычные телескопы такие области почти не видны.
Ситуацию меняет инфракрасный диапазон. Излучение с такими длинами волн лучше проходит сквозь пылевые облака. Поэтому инфракрасные приборы позволяют изучать процессы в закрытых ядрах, куда оптика не дотягивается. В этом случае данные показали, какие химические реакции преобладают в экстремально запыленной центральной зоне.
Команда использовала спектроскопию – метод, при котором свет раскладывают по длинам волн и по линиям в спектре определяют состав вещества. Джеймс Уэбб дал данные в диапазоне от 3 до 28 микрон. Были задействованы 2 прибора, NIRSpec и MIRI. Первый работает в ближнем инфракрасном диапазоне, второй – в среднем. Такой набор позволяет видеть сигнатуры молекул в газе, а также признаки льдов и пылевых частиц в твердой фазе. По спектрам ученые оценили содержание разных веществ и их температуры в скрытом ядре галактики.
В результате обнаружен необычно богатый набор малых органических молекул. Среди них бензол, метан, ацетилен, диацетилен и триацетилен. Отдельно отмечено первое обнаружение за пределами Млечного Пути метильного радикала CH₃. Радикалом называют очень реакционноспособную частицу с неспаренным электроном. Кроме газовых молекул зафиксировано большое количество твердых углеродсодержащих зерен и водяных льдов.
Авторы отмечают, что химическая сложность оказалась выше, чем предсказывают существующие модели. Наблюдаемые концентрации соединений тоже превышают расчетные значения. Это указывает на постоянный источник углерода в таких ядрах, который подпитывает химическую сеть реакций. Подобные молекулы сами по себе не являются признаком жизни, но считаются важными промежуточными звеньями на пути к более сложным органическим структурам, включая аминокислоты и нуклеотиды.
Для интерпретации данных использовались теоретические модели полициклических ароматических углеводородов, сокращенно PAH, созданные оксфордской группой. Полициклические ароматические углеводороды – это крупные плоские молекулы из нескольких углеродных колец. Они широко распространены в космосе и входят в состав углеродистой пыли. Расчеты показали, что одной только высокой температуры или турбулентных движений газа недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемую картину.
Наиболее вероятным механизмом ученые считают воздействие космических лучей . Так называют потоки высокоэнергичных частиц, которые пронизывают межзвездную среду. В плотных и активных ядрах их особенно много. Такие частицы могут как бы разбивать крупные углеродные молекулы и пылевые зерна, образуя более мелкие органические соединения и переводя их в газовую фазу.
Исследователи также обнаружили связь между количеством углеводородов и уровнем ионизации космическими лучами в похожих галактиках. Ионизация означает, что частицы выбивают электроны из атомов и молекул, делая среду химически более активной. Наблюдаемая корреляция поддерживает сценарий, в котором именно космические лучи запускают переработку углеродного материала.
Получается, что глубоко скрытые галактические ядра могут работать как природные фабрики органических молекул и заметно влиять на химическую эволюцию галактик. Авторы отмечают, что новые данные открывают дополнительные возможности для изучения органической химии в экстремальных космических условиях и хорошо показывают, насколько мощным инструментом стал знаменитый телескоп для исследования ранее недоступных областей Вселенной.
Астрономы заглянули в «запечатанное» ядро далекой галактики и нашли там неожиданно богатый набор простых органических молекул . Речь идет о соединениях на основе углерода, которые считают базовыми кирпичиками для более сложной органической химии. Наблюдения выполнили с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба. Анализ провела международная группа под руководством Центра астробиологии CAB, совместного института CSIC и INTA, с применением моделей, разработанных в Оксфорде.
Объект исследования – галактика IRAS 07251–0248. Она относится к классу ультраярких инфракрасных галактик. Их особенность в том, что центральная область скрыта за плотными слоями газа и пыли. Внутри обычно находится сверхмассивная черная дыра и активная зона вокруг нее, но большая часть излучения поглощается окружающим веществом. В обычные телескопы такие области почти не видны.
Ситуацию меняет инфракрасный диапазон. Излучение с такими длинами волн лучше проходит сквозь пылевые облака. Поэтому инфракрасные приборы позволяют изучать процессы в закрытых ядрах, куда оптика не дотягивается. В этом случае данные показали, какие химические реакции преобладают в экстремально запыленной центральной зоне.
Команда использовала спектроскопию – метод, при котором свет раскладывают по длинам волн и по линиям в спектре определяют состав вещества. Джеймс Уэбб дал данные в диапазоне от 3 до 28 микрон. Были задействованы 2 прибора, NIRSpec и MIRI. Первый работает в ближнем инфракрасном диапазоне, второй – в среднем. Такой набор позволяет видеть сигнатуры молекул в газе, а также признаки льдов и пылевых частиц в твердой фазе. По спектрам ученые оценили содержание разных веществ и их температуры в скрытом ядре галактики.
В результате обнаружен необычно богатый набор малых органических молекул. Среди них бензол, метан, ацетилен, диацетилен и триацетилен. Отдельно отмечено первое обнаружение за пределами Млечного Пути метильного радикала CH₃. Радикалом называют очень реакционноспособную частицу с неспаренным электроном. Кроме газовых молекул зафиксировано большое количество твердых углеродсодержащих зерен и водяных льдов.
Авторы отмечают, что химическая сложность оказалась выше, чем предсказывают существующие модели. Наблюдаемые концентрации соединений тоже превышают расчетные значения. Это указывает на постоянный источник углерода в таких ядрах, который подпитывает химическую сеть реакций. Подобные молекулы сами по себе не являются признаком жизни, но считаются важными промежуточными звеньями на пути к более сложным органическим структурам, включая аминокислоты и нуклеотиды.
Для интерпретации данных использовались теоретические модели полициклических ароматических углеводородов, сокращенно PAH, созданные оксфордской группой. Полициклические ароматические углеводороды – это крупные плоские молекулы из нескольких углеродных колец. Они широко распространены в космосе и входят в состав углеродистой пыли. Расчеты показали, что одной только высокой температуры или турбулентных движений газа недостаточно, чтобы объяснить наблюдаемую картину.
Наиболее вероятным механизмом ученые считают воздействие космических лучей . Так называют потоки высокоэнергичных частиц, которые пронизывают межзвездную среду. В плотных и активных ядрах их особенно много. Такие частицы могут как бы разбивать крупные углеродные молекулы и пылевые зерна, образуя более мелкие органические соединения и переводя их в газовую фазу.
Исследователи также обнаружили связь между количеством углеводородов и уровнем ионизации космическими лучами в похожих галактиках. Ионизация означает, что частицы выбивают электроны из атомов и молекул, делая среду химически более активной. Наблюдаемая корреляция поддерживает сценарий, в котором именно космические лучи запускают переработку углеродного материала.
Получается, что глубоко скрытые галактические ядра могут работать как природные фабрики органических молекул и заметно влиять на химическую эволюцию галактик. Авторы отмечают, что новые данные открывают дополнительные возможности для изучения органической химии в экстремальных космических условиях и хорошо показывают, насколько мощным инструментом стал знаменитый телескоп для исследования ранее недоступных областей Вселенной.