Содержание
Обнаружена самая большая молекула, когда-либо наблюдавшаяся в радиотелескоп
12 января 2018
17:29
Анатолий Глянцев
Радиоастрономам впервые удалось обнаружить в космосе ароматический углеводород.
Иллюстрация B. McGuire, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).
Общий вид молекулярного облака TMC-1 (тёмная структура на фоне звёзд).
Фото Brett A. McGuire.
Астрономы обнаружили в космосе молекулу органического вещества бензонитрила. Эти наблюдения устанавливают сразу несколько рекордов и объясняют природу странного инфракрасного свечения, заполняющего космос.
Астрономы обнаружили в космосе молекулу органического вещества бензонитрила. Эти наблюдения устанавливают сразу несколько рекордов и объясняют природу странного инфракрасного свечения, заполняющего космос. Об открытии сообщается в научной статье, опубликованной в журнале Science.
Учёных давно интересовала природа инфракрасного свечения, образующего постоянный фон при наблюдениях космоса. Оно присутствует на снимках независимо от того, в какую область неба направлен телескоп. Поэтому его не удаётся связать ни с какими конкретными объектами вроде остатков сверхновых или облаков звёздного ветра.
В конце концов специалисты решили, что этот фон создают рассеянные по Галактике молекулы полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Как уточняет пресс-релиз исследования, в них должно содержаться почти 10% всего углерода Вселенной.
Однако достоверно доказать существование тех или иных молекул в межзвёздном пространстве могут только наблюдения их спектральных линий, которые являются своеобразной «подписью» вещества.
И вот здесь кроется проблема.
Во-первых, чем сложнее молекула, тем сложнее и «след», который она оставляет в спектре. А значит, труднее выделить его в излучении, прошедшем по пути к Земле сквозь «огонь, воду и медные трубы», и не перепутать с «подписями» других молекул. Во-вторых, молекулы ПАУ весьма симметричны, а это большое препятствие для образования спектральных линий. По этим причинам линий ПАУ не наблюдал ещё ни один астроном.
Общий вид молекулярного облака TMC-1 (тёмная структура на фоне звёзд).
Фото Brett A. McGuire.
Однако недавно из Национальной радиоастрономической обсерватории США пришло волнующее известие. Научной группе, наблюдавшей молекулярное облако TCM-1 в созвездии Тельца с помощью радиотелескопа Green Bank, удалось идентифицировать девять спектральных линий, которые являются «подписью» бензонитрила (C6H5CN).
Это вещество не относится к ПАУ, но является их «ближайшим родственником» и химическим предшественником.
Где есть бензонитрил, там наверняка найдутся и ПАУ.
Кроме того, это наблюдение и само по себе ставит как минимум два рекорда. Как утверждается в пресс-релизе, это самая большая молекула, когда-либо обнаруженная радиоастрономами. Кроме того, это первый наблюдавшийся с помощью радиотелескопа ароматический углеводород. Кто бы мог подумать, что хорошо изученное молекулярное облако, находящееся в 430 световых годах от Земли, преподнесет такие сюрпризы.
Новое открытие позволит учёным лучше понять работу «химического комбината» Вселенной, которому мы обязаны собственным существованием. К слову, «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) неоднократно писали об органике в космосе. Мы рассказывали о сахаре в межзвёздных безднах, о воздействии радиации на космический метанол и о механизмах образования органики из простейших компонентов.
наука
космос
астрономия
Самая большая молекула спирта, когда-либо обнаруженная в космосе
АстрономияНовости
05.
07.2022
2 032 3 минут чтения
Исследователи из Института радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне впервые обнаружили молекулу изопропанола в межзвездном пространстве. Это самая большая молекула спирта, обнаруженная в космосе на сегодняшний день. Она наблюдалась в молекулярном облаке Стрелец B2, расположенном недалеко от центра нашей галактики. Это открытие может пролить свет на процесс формирования звезд.
Астрономы уже несколько десятилетий исследуют космос в поисках молекул. На сегодняшний день в межзвездной среде обнаружено более 270 молекул. Цель — понять, как органические молекулы образуются в космосе, особенно в местах рождения звезд, и установить связь с химическим составом тел Солнечной системы, таких как кометы. Облако Стрелец B2, расположенное вблизи черной дыры Стрелец A* в нашей галактике, быстро стало объектом исследования, в котором было обнаружено множество органических молекул.
«Наша группа начала изучать химический состав Стрелец B2 более 15 лет назад с помощью 30-метрового телескопа IRAM«, — объясняет Арно Беллош из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне, который участвовал в открытии.
Благодаря Атакамскому большому миллиметровому/субмиллиметровому массиву (ALMA), расположенному на севере Чили и введенному в эксплуатацию в 2011 году, астрономы смогли провести дальнейшие исследования. Высокое угловое разрешение и чувствительность ALMA позволили им идентифицировать новые молекулы (такие, как изопропилцианид, N-метилформамид и мочевина). Теперь в список добавлена новая молекула.
Пропанол (C3H7OH) — это спирт, который существует в двух изомерах: Пропанол-1 и Пропанол-2 (также известный как изопропанол) — последний используется в гидроспиртовых растворах и других дезинфицирующих средствах. Беллош и его коллеги недавно сообщили об обнаружении этих двух молекулярных форм в космосе. Это первый случай обнаружения изопропанола в межзвездной среде и первый случай обнаружения обычного пропанола в звездообразующем регионе.
Однако нелегко обнаружить органические молекулы в спектрах, связанных со звездообразующими областями. Это происходит потому, что каждая молекула испускает излучение на определенных частотах; чем она больше, тем больше линий на разных частотах она производит.
Обилие молекул в Стрелец B2 таково, что спектры перекрываются и смешиваются, что значительно затрудняет идентификацию молекул.
Но благодаря высокому угловому разрешению ALMA удалось вычленить части Стрелец B2, которые излучают очень узкие спектральные линии — в пять раз более узкие, чем линии, обнаруженные в более крупном масштабе 30-метровым радиотелескопом IRAM. Узость линий позволила различить различные частоты излучения — и таким образом ограничить спектральную путаницу — и идентифицировать два изомера пропанола в Стрелец B2.
Обнаружение этих двух очень похожих молекул, которые немного отличаются по своей структуре (функциональная группа -OH расположена не в том же месте), и, в частности, соотношение их обилия, дает представление о сети химических реакций, которые привели к их образованию в межзвездной среде. «Поскольку они выглядят очень похоже, они ведут себя физически очень похоже, а это значит, что обе молекулы должны присутствовать в одних и тех же местах в одно и то же время«, — объясняет Роб Гаррод из Университета Вирджинии, соавтор исследования.
Команда сообщает в журнале Astronomy & Astrophysics, что изопропанол почти так же распространен, как и обычный пропанол, с коэффициентом распространенности 0,6 — значение, аналогичное коэффициенту 0,4, который они ранее получили для изопропилцианида ((h4C)2CHCN) и его линейного изомера, также обнаруженного в Стрелец B2. Исследователи отмечают, что эти результаты согласуются с результатами, полученными с помощью астрохимических моделей, и предполагают сходство в химических процессах, которые формируют эти два семейства молекул.
С момента обнаружения изопропилцианида в 2014 году не было выявлено других разветвленных молекул. «Обнаружение нормального пропанола и изопропанола и отчет показывают, что скромное предпочтение нормальной формы изопропилцианида, определенное ранее, может быть более общей особенностью среди межзвездных молекул аналогичного размера«, — заключает команда. Другими словами, молекулы с разветвленными углеродными цепочками могут быть в целом обильны в межзвездной среде (так же, как и их линейные аналоги).
Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дополнительные исследования. Для этого астрономы надеются найти другие пары органических молекул, у которых функциональная группа прикреплена к первичному или вторичному углероду углеродного скелета. Бутанол (который имеет четыре атома углерода) и его три изомера могут стать следующими кандидатами в семейство спиртов. Однако их обнаружение может быть еще более сложным, чем обнаружение пропанола, отмечает команда.
Исследователи также отмечают, что многие спектральные линии до сих пор не идентифицированы в спектре ALMA Стрелец B2. Ожидается, что в скором времени радиотелескоп будет расширен до более низких частот, что еще больше уменьшит спектральную путаницу. Таким образом, в ближайшем будущем в этом гигантском облаке газа и пыли можно будет обнаружить больше органических молекул, раскрывающих химические процессы, которые привели к образованию звезд.
Подпишитесь на нас:Дзен.
Новости / Вконтакте / Telegram
Back to top button
астрономов идентифицировали самую большую молекулу, когда-либо найденную в диске, формирующем планету: ScienceAlert
Художественное изображение диметилового эфира в протопланетном диске около IRS 48. (Полный кредит ниже)
Ученые сообщают, что идентифицирована самая большая молекула, которая когда-либо была обнаружена в клубящемся диске из пыли и газа вокруг молодой звезды.
В этом кружащемся облаке астрономы обнаружили сигнатуру диметилового эфира, молекулы, состоящей из девяти атомов. Эта кислородсодержащая молекула может выступать в качестве строительного блока для сахаров и других биомолекул, что означает, что мы можем считать ее пребиотическим соединением.
Поскольку диск вокруг звезды, названной IRS 48, будет слипаться, образуя экзопланеты, открытие молекулы может иметь важные последствия для нашего понимания того, как жизнь возникает во Вселенной.
«Из этих результатов мы можем узнать больше о происхождении жизни на нашей планете и, следовательно, лучше понять потенциал жизни в других планетных системах», — говорит астроном Нашанти Брункен из Лейденского университета в Нидерландах.
«Очень интересно видеть, как эти результаты вписываются в общую картину.»
Диметиловый эфир — простейший из эфиров, нередко встречающийся в космосе. Фактически, это одна из самых распространенных молекул, обнаруженных в областях звездообразования в межзвездном пространстве. Он состоит из двух атомов углерода, шести атомов водорода и атома кислорода с химической формулой CH 3 OCH 3 .
Считается, что эти молекулы формируются в холодных областях звездообразования до того, как звезды формируются из густых облаков пыли. Ученые считают, что простые молекулы, такие как угарный газ, прилипают к пылинкам и образуют слои льда, которые вступают в реакции с образованием еще более сложных молекул.
Обнаружение в диске вокруг IRS 48, звезды в 444 световых годах от нас в созвездии Змееносца, произошло из-за асимметричной детали в форме полумесяца на диске, где концентрируются более крупные частицы пыли, вероятно, образовавшейся в результате другого тела между чертой и звездой.
Эта «пылевая ловушка», как известно, представляет собой область, где частицы пыли могут слипаться во все более и более крупные комки, которые в конечном итоге могут образовать кометы, астероиды и, возможно, даже планеты.
Открытие ловушки для пыли было подробно описано в статье 2013 года. В статье, опубликованной в прошлом году, астрономы показали, что пылевая ловушка также богата льдом, содержащим сложные молекулы. Поэтому Брункен и ее команда направили мощный миллиметровый субмиллиметровый массив Atacama Large Millimeter Submillimeter Array (ALMA) в Чили на звезду, чтобы увидеть, что они могут обнаружить.
Когда излучение звезды достигает пылевой ловушки, оно вызывает сублимацию льда. Если вы используете достаточно мощный телескоп, вы можете определить сигнатуру молекул в нем на основе спектра.
Поскольку различные молекулы поглощают и переизлучают свет, они могут генерировать темные (поглощение) и яркие (излучение) детали в спектре света, попадающего в телескоп.
Особенности излучения, обнаруженные ALMA, полностью соответствовали диметиловому эфиру, говорят исследователи. Кроме того, они сделали предварительное обнаружение метилформиата, простого эфира с формулой CH 3 OCHO, который также является строительным блоком для органических молекул.
«Очень интересно наконец обнаружить эти более крупные молекулы в дисках. Какое-то время мы думали, что их невозможно будет наблюдать», — говорит астроном Элис Бут из Лейденского университета.
«Что делает это еще более захватывающим, так это то, что теперь мы знаем, что эти более крупные сложные молекулы доступны для питания формирующихся планет на диске. Раньше об этом не было известно, так как в большинстве систем эти молекулы скрыты во льду.»
Обилие диметилового эфира в областях звездообразования в сочетании с этим открытием позволяет предположить, что эта молекула также может быть распространена в протопланетных дисках. Это также означает, что можно проследить весь межзвездный путь этих молекул, от звездных питомников до планет.
«Мы невероятно рады, что теперь можем начать отслеживать весь путь этих сложных молекул от облаков, формирующих звезды, до дисков, формирующих планеты, и до комет», — говорит астроном Ниенке ван дер Марел из Лейденской обсерватории.
«Надеюсь, с помощью дополнительных наблюдений мы сможем приблизиться к пониманию происхождения пребиотических молекул в нашей собственной Солнечной системе.»
Исследование опубликовано в журнале Астрономия и астрофизика .
Полное кредитование верхнего изображения: впечатление художника о диметиловом эфире в протопланетном диске вокруг IRS 48. (ESO/L. Calçada, ALMA [ESO/NAOJ/NRAO]/A. Pohl, van der Marel et al., Brunken et al. .)
Астрономы обнаружили самую большую молекулу в диске, формирующем планету
На этом составном изображении изображен художественный образ диска, формирующего планету, вокруг звезды IRS 48, также известного как Oph-IRS 48. могут собираться вместе и превращаться в объекты километрового размера, такие как кометы, астероиды и, возможно, даже планеты.
Недавние наблюдения с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) выявили несколько сложных органических молекул в этом регионе, включая диметиловый эфир, самую большую молекулу, обнаруженную на сегодняшний день в диске, формирующем планету. Излучение, сигнализирующее о присутствии этой молекулы (реальные наблюдения показаны синим цветом), явно сильнее в пылевой ловушке диска. Модель молекулы также показана в этом композите. Кредит: ЕСО/Л. Кальсада, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Пол, ван дер Марел и др., Брункен и др.
Используя большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama (ALMA) в Чили, исследователи Лейденской обсерватории в Нидерландах впервые обнаружили диметиловый эфир в диске, формирующем планету. С девятью атомами это самая большая молекула, идентифицированная в таком диске на сегодняшний день. Он также является предшественником более крупных органических молекул, которые могут привести к возникновению жизни.
«Из этих результатов мы можем узнать больше о происхождении жизни на нашей планете и, следовательно, лучше понять потенциал жизни в других планетарных системах.
Очень интересно видеть, как эти открытия вписываются в более широкую картину, — говорит Нашанти Брункен, студент магистратуры Лейденской обсерватории, входящей в состав Лейденского университета, и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в Астрономия и астрофизика .
Диметиловый эфир — это органическая молекула, обычно встречающаяся в звездообразующих облаках, но никогда ранее не обнаруживавшаяся в дисках, образующих планеты. Исследователи также сделали предварительное обнаружение метилформиата, сложной молекулы, похожей на диметиловый эфир, которая также является строительным блоком для еще более крупных органических молекул.
«Очень интересно наконец обнаружить эти более крупные молекулы в дисках. Какое-то время мы думали, что их невозможно будет наблюдать», — говорит соавтор Элис Бут, также исследователь из Лейденской обсерватории.
Молекулы были обнаружены в диске, формирующем планету, вокруг молодой звезды IRS 48 (также известной как Oph-IRS 48) с помощью ALMA, обсерватории, находящейся в совместном владении Европейской южной обсерватории (ESO).
IRS 48, расположенный в 444 световых годах от нас в созвездии Змееносца, был предметом многочисленных исследований, потому что его диск содержит асимметричную «ловушку для пыли» в форме ореха кешью. Эта область, которая, вероятно, образовалась в результате появления недавно родившейся планеты или небольшой звезды-компаньона, расположенной между звездой и пылевой ловушкой, содержит большое количество пылинок миллиметрового размера, которые могут собираться вместе и превращаться в объекты километрового размера, такие как кометы. астероиды и потенциально даже планеты.
На изображении этого художника показан диск, формирующий планету, вокруг звезды IRS 48, также известной как Oph-IRS 48. Этот диск включает в себя область в его южной части, которая захватывает пылинки миллиметрового размера, которые могут собираться вместе и расти в объекты километрового размера.
как кометы, астероиды и потенциально даже планеты. Эта «пылевая ловушка» также является резервуаром для льда со слоями льда, богатыми сложными молекулами, собирающимися вокруг пылинок. Нагрев от звезды IRS 48 способен сублимировать лед в газ, освобождая захваченные молекулы и делая их обнаруживаемыми. Анимация в конце показывает две молекулы, обнаруженные в системе IRS 48: метанол и диметиловый эфир, причем последний является самыми большими молекулами, которые когда-либо были идентифицированы в диске, формирующем планету. Кредит: ЕСО/Л. Кальсада
Считается, что многие сложные органические молекулы, такие как диметиловый эфир, возникают в звездообразующих облаках еще до рождения самих звезд. В этих холодных условиях атомы и простые молекулы, такие как угарный газ, прилипают к пылинкам, образуя слой льда и вступая в химические реакции, в результате которых образуются более сложные молекулы. Исследователи недавно обнаружили, что ловушка для пыли в диске IRS 48 также является резервуаром для льда, в котором содержатся пылинки, покрытые этим льдом, богатым сложными молекулами.
Именно в этой области диска ALMA обнаружил следы молекулы диметилового эфира: по мере того, как нагревание от IRS 48 превращает лед в газ, захваченные молекулы, унаследованные от холодных облаков, освобождаются и становятся доступными для обнаружения.
«Что делает это еще более захватывающим, так это то, что теперь мы знаем, что эти более крупные сложные молекулы доступны для питания формирующихся планет на диске», — объясняет Бут. «Раньше об этом не было известно, поскольку в большинстве систем эти молекулы скрыты во льду».
Открытие диметилового эфира предполагает, что многие другие сложные молекулы, которые обычно обнаруживаются в областях звездообразования, также могут скрываться в ледяных структурах в дисках формирования планет. Эти молекулы являются предшественниками пребиотических молекул, таких как аминокислоты и сахара, которые являются одними из основных строительных блоков жизни.
Изучая их формирование и эволюцию, исследователи могут лучше понять, как пребиотические молекулы попадают на планеты, включая нашу собственную.
«Мы невероятно рады тому, что теперь можем начать отслеживать весь путь этих сложных молекул от облаков, формирующих звезды, до дисков, формирующих планеты, и до комет. Надеемся, что благодаря большему количеству наблюдений мы сможем приблизиться к пониманию происхождения. пребиотических молекул в нашей собственной Солнечной системе», — говорит Нинке ван дер Марел, исследователь Лейденской обсерватории, которая также участвовала в исследовании.
В этом видео показана система Oph-IRS 48, звезда, окруженная диском, формирующим планету, с пылевой ловушкой. Эта ловушка позволяет частицам пыли расти и порождать более крупные тела. Предоставлено: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Ник Райзингер (skysurvey.org)/Digitized Sky Survey 2/S. Гизар (www.eso.org/~sguisard). Музыка: movetwo
Будущие исследования IRS 48 с помощью Чрезвычайно большого телескопа ESO (ELT), который в настоящее время строится в Чили и должен начать работу в конце этого десятилетия, позволят команде изучить химический состав самых внутренних областей диска, где планеты, подобные Земле, могут формироваться.
Это исследование было представлено в статье «Крупная асимметричная ледяная ловушка в планетообразующем диске: III. Первое обнаружение диметилового эфира», опубликованной в Астрономия и астрофизика .
Дополнительная информация:
Н.Г.К. Брункен и др., Крупная асимметричная ледяная ловушка в диске, формирующем планету. III. Первое обнаружение диметилового эфира, Астрономия и астрофизика (2022 г.). DOI: 10.1051/0004-6361/202142981
Предоставлено
ЕСО
Цитата :
Астрономы обнаружили самую большую молекулу в диске, формирующем планету (2022, 8 марта)
получено 26 декабря 2022 г.
с https://phys.org/news/2022-03-astronomers-largest-molecule-planet-forming-disc.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.