Астрономы нашли метиловый спирт в протопланетном диске

При помощи телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) зарегистрировано присутствие органических молекул метилового спирта в протопланетном диске вокруг звезды TW Гидры, сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории. Это первое обнаружение данного химического соединения в молодом протопланетном диске. Открытие поможет астрономам понять химические процессы, происходящие при образовании планетных систем и в конечном счете приводящие к зарождению жизни.

Протопланетный диск вокруг молодой звезды TW Гидры – ближайший к нам из известных объектов этого типа. Расстояние до него всего около 170 световых лет. Считается, что четыре с лишним миллиарда лет назад примерно так же выглядел протопланетный диск, из которого впоследствии образовалась Солнечная система. Группа астрономов под руководством Кэтрин Уэлш (Catherine Walsh) из Лейденской обсерватории в Нидерландах использовала антенную решетку ALMA для исследования химических свойств диска. Наблюдения выявили присутствие там газообразного метилового спирта – метанола (CH3OH). Метанол может служить строительным блоком для более сложных образований, имеющих фундаментальное значение для зарождения жизни, таких, как сложные аминокислоты. Кэтрин Уэлш: «Обнаружение метанола в протопланетном диске демонстрирует уникальную способность телескопа ALMA анализировать состав запасов сложных органических льдов в дисках. С помощью ALMA мы впервые смогли заглянуть в прошлое, в эпоху происхождения химического разнообразия, существовавшего в планетных «яслях» в окрестностях молодой солнцеподобной звезды».

В то время, как другие соединения, обнаруживаемые в космосе, образуются только в рамках химии газов, или в результате сочетания газообразного и твердого состояния вещества, метанол является сложным органическим соединением, которое образуется только в ледяной фазе в результате реакций на поверхности пылевых зерен. Исследователи составили карту распределения газообразного метанола по диску TW Hydrae. На этой карте, кроме значительного сгущения в центральной зоне диска, выявилась и кольцеобразная структура между 30 и 100 астрономическими единицами (а.е.) от центральной звезды. Такая структура согласуется с гипотезой, что основная масса льда в диске сосредоточена в крупных (размером до миллиметра) пылевых зернах в пределах 50 а.е. от центральной звезды, отделившихся от газовой части диска и сконцентрировавшхся в окрестности звезды.

Наблюдения газообразного метанола в сочетании с информацией о его распределении приводят к выводу, что метанол образовался на ледяных зернах в диске и затем постепенно перешел в газообразное состояние. Таким образом, эти наблюдения впервые дают ключ к проблеме перехода метанола от ледяной к газовой фазе, а в более общем смысле – к пониманию химических процессов в астрофизических средах. В качестве альтернативы к механизму тепловой десорбции (когда метанол переходит в газообразную фазу при температурах, превышающих его температуру сублимации) предлагаются и другие механизмы, в том числе фотодесорбция ультрафиолетовыми фотонами и реактивная десорбция. Для того, чтобы предпочесть один из этих сценариев остальным, необходимы более детальные наблюдения на ALMA.

Соавтор работы Райан Лумис (Ryan A. Loomis) добавляет: «Газообразный метанол в диске является однозначным индикатором сложных органических химических процессов на ранних стадиях образования звезд и планет. Полученный результат важен для понимания того, как в очень молодых планетных системах накапливается органическое вещество». Первый случай регистрации холодного газообразного метанола в протопланетном диске означает, что в дисках теперь возможны исследования химии льдов, а это открывает путь к изучению сложных органических соединений в местах рождения планет.