Астрономи вперше виявили в міжзоряному просторі повністю дейтерований метанол — різновид найпростішого спирту, у якому всі атоми водню замінені важчим ізотопом дейтерієм. Молекулу виявили за допомогою комплексу радіотелескопів ALMA поблизу молодої протозорі IRAS 4A2. Спостереження також показали, що наявні моделі хімічних процесів під час зореутворення поки не можуть повністю пояснити спостережуваний розподіл ізотопів у метанолі.
Незвичайна молекула в молодій зоряній системі
Відкриття стало результатом проєкту COMPASS — масштабного дослідження органічних молекул навколо молодих зір за допомогою комплексу ALMA в Чилі. У межах програми астрономи дослідили 11 протозір, використавши понад 100 годин спостережень. Перші результати проєкту представлено в серії із семи наукових праць.
Повністю дейтерований метанол має хімічну формулу CD₃OD. Звичайна молекула метанолу CH₃OH містить чотири атоми водню: три з них пов’язані з атомом вуглецю, а один — з атомом кисню. У виявленому різновиді всі чотири атоми замінені дейтерієм — ізотопом водню, ядро якого, крім протона, містить нейтрон.
Молекулу виявили в системі IRAS 4A2, розташованій у молекулярній хмарі Персея. Це область зореутворення, де з газу й пилу формуються нові зорі та їхнє оточення. Коли речовина поблизу молодої зорі нагрівається, молекули, які раніше містилися в крижаних оболонках пилових частинок, вивільняються в газ і стають доступними для радіоастрономічних спостережень.
Космічний телескоп «Джеймс Вебб» зазирнув крізь завісу пилу в область зореутворення NGC 1333 у сузір’ї Персея, розташовану приблизно за 960 світлових років від Землі. Там він виявив новонароджені зорі, коричневі карлики та об’єкти планетарної маси.
Що відкриття розповідає про походження речовини
Метанол утворюється, зокрема, на поверхні міжзоряних пилинок, де молекули чадного газу поступово вступають у реакції з атомами водню. За дуже низьких температур дейтерій може активніше включатися до складу молекул, що утворюються на поверхні пилу.
Співвідношення звичайного водню та дейтерію в органічних сполуках допомагає вченим відновити умови, за яких формувалася речовина майбутньої зоряної системи. Зокрема, воно дає змогу досліджувати холодні й щільні стадії існування молекулярної хмари до народження зорі.
Однак виявлення CD₃OD поставило перед дослідниками нове завдання. Хімічні моделі, що описують утворення та перетворення молекул у дозоряних хмарах і навколо молодих зір, поки не відтворюють спостережувану картину дейтерування метанолу з необхідною точністю. Виявлення повністю дейтерованого різновиду підкреслює цю невідповідність.
Відкриття не лише розширює перелік відомих міжзоряних молекул, а й дає новий інструмент для вивчення хімічних процесів, що передують формуванню планет. Водночас саме виявлення органічної молекули не свідчить про існування життя: йдеться про хімічні умови, у яких формуються майбутні планетні системи.
