Астрономы впервые обнаружили в межзвёздном пространстве полностью дейтерированный метанол — разновидность простейшего спирта, в которой все атомы водорода заменены более тяжёлым изотопом дейтерием. Молекулу выявили с помощью комплекса радиотелескопов ALMA в окрестностях молодой протозвезды IRAS 4A2. Наблюдения также показали, что существующие модели химии звездообразования пока не могут полностью объяснить наблюдаемое распределение изотопов в метаноле.
Необычная молекула в молодой звёздной системе
Открытие стало результатом проекта COMPASS — масштабного исследования органических молекул вокруг молодых звёзд с помощью комплекса ALMA в Чили. В рамках программы астрономы изучили 11 протозвёзд, используя более 100 часов наблюдений. Первые результаты проекта представлены в серии из семи научных работ.
Полностью дейтерированный метанол имеет химическую формулу CD₃OD. В обычной молекуле метанола CH₃OH содержатся четыре атома водорода: три связаны с атомом углерода, а один — с кислородом. В обнаруженной разновидности все четыре атома заменены дейтерием — изотопом водорода, ядро которого, помимо протона, содержит нейтрон.
Молекулу обнаружили в системе IRAS 4A2, расположенной в молекулярном облаке Персея. Это область звездообразования, где газ и пыль формируют новые звёзды и окружающую их среду. По мере нагревания вещества вблизи молодой звезды молекулы, ранее находившиеся в ледяных оболочках пылевых частиц, высвобождаются в газ и становятся доступными для радиоастрономических наблюдений.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» заглянул сквозь пылевую завесу в область звездообразования NGC 1333 в созвездии Персея, расположенную примерно в 960 световых годах от Земли, и обнаружил там новорождённые звёзды, коричневые карлики и объекты планетарной массы.
Что открытие рассказывает о происхождении вещества
Метанол образуется в том числе на поверхности межзвёздных пылинок, где молекулы угарного газа постепенно вступают в реакции с атомами водорода. При очень низких температурах в окружающем газе возрастает относительная доступность дейтерия, поэтому он может включаться в состав образующихся молекул.
Соотношение обычного водорода и дейтерия в органических соединениях помогает учёным восстановить условия, в которых формировалось вещество будущей звёздной системы. В частности, оно даёт информацию о холодных и плотных стадиях существования молекулярного облака до рождения звезды.
Однако обнаружение CD₃OD поставило перед исследователями новую задачу. Химические модели, описывающие образование и переработку молекул в предзвёздных облаках и вокруг молодых звёзд, не воспроизводят наблюдаемую картину дейтерирования метанола с необходимой точностью. Присутствие полностью дейтерированной разновидности усиливает это расхождение.
Открытие не только расширяет список известных межзвёздных молекул, но и предоставляет новый инструмент для изучения химических процессов, предшествующих формированию планет. При этом само обнаружение органической молекулы не свидетельствует о существовании жизни: речь идёт о химических условиях, в которых формируются будущие планетные системы.
