eso1513ru — Научный релиз

В новорожденной планетной системе обнаружены сложные органические молекулы

Это может означать, что химия жизни универсальна

8 апреля 2015 г.

Астрономы впервые обнаружили в протопланетном диске вокруг молодой звезды сложные органические молекулы -- «кирпичики», из которых построено все живое. Это открытие, сделанное при помощи телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), подтверждает, что условия, которые реализовались в Солнечной системе, не являются уникальными во Вселенной. Результат публикуется в выпуске журнала Nature от 9 апреля 2015 года.

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).

Атакамская Большая Миллиметровая / субмиллиметровая решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), международный астрономический инструмент – совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. Работа обсерватории ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), Фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute).

Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются: ESO, представляющей интересы своих стран-участниц; Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory) под управлением компании Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку; Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках Объединенной обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory -- JAO).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили как страна, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Паранала, ESO ведет строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

• Текст статьи в Nature
• Фото ALMA

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

Karin Öberg
Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics
Cambridge MA, USA
Сотовый: +1 617 496 9062
Email: koberg@cfa.harvard.edu

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1513.