Изображение показывает протозвезду, расположенную в темном облаке L1527. Снимок получен с помощью телескопа Джеймса Уэбба. Протозвезда окружена веществом, которое обеспечивает ее рост.
Астрономы Уральского федерального университета (УрФУ) совершили прорывное открытие, впервые уверенно обнаружив закись азота, известную как «веселящий газ», в межзвездных льдах. Эта молекула стала девятой по счету, найденной в ледяных мантиях космических объектов.
Исследователи зафиксировали N2O в направлении 16 из 50 изученных протозвезд. Концентрация вещества варьировалась от 0,2% до 2,1% относительно льда, состоящего из монооксида углерода. «Мы обнаружили закись азота во льдах в направлении 16 протозвезд из 50 проанализированных нами. Содержание N2O в этих протозвездах варьируется в пределах от 0,2% до 2,1% относительно льда, состоящего из молекул СО. Обнаружение закиси азота в более чем десятке протозвезд означает, что эта молекула широко распространена в межзвездных льдах, а наша работа — первое уверенное обнаружение ледяного N2О», — отметила лаборант-исследователь научной лаборатории астрохимических исследований УрФУ Варвара Картеева.
В газовой фазе межзвездных облаков, служащих материалом для формирования звезд и планет, ученым известно свыше 300 различных молекул. Однако в ледяных оболочках, которые образуются при температурах около -263 градусов Цельсия, до сих пор удалось уверенно определить лишь восемь. Закись азота, найденная коллективом УрФУ, стала девятой. Помимо нее, исследователи также сообщили о предварительном обнаружении изоциановой кислоты (HNCO).
Выявление молекул в твердой фазе представляет большую сложность по сравнению с газом. В льдах соединения видны только в инфракрасном диапазоне, причем для наблюдений необходима близкая звезда, которая «подсвечивает» исследуемую область.
Для интерпретации данных, полученных телескопом Джеймса Уэбба в прошлом году, ученые использовали спектры аналогов межзвездных льдов, созданных на лабораторной установке ISEAge. «Мы использовали спектры аналогов межзвездных льдов, выращенных на нашей лабораторной установке ISEAge, чтобы интерпретировать результаты, полученные телескопом Джеймса Уэбба в прошлом году. При помощи полученных в лаборатории спектров удалось выполнить анализ наблюдений межзвездных облаков и уверенно обнаружить N2O во льдах», — пояснил заведующий лабораторией Антон Васюнин.
Обнаружение закиси азота имеет важное значение для астрохимии. Эта молекула активнее вступает в реакции при низких температурах, чем, например, молекулярный азот (N2), который считается основным носителем азота в ледяных мантиях. N2O может участвовать в формировании более сложных азотсодержащих соединений, включая аминокислоты — строительные блоки белков и основу жизни.
«Считается, что реакции в газовой фазе межзвездных облаков, скорее всего, не приводят к образованию сложных органических молекул. Со льдом ситуация другая: поверхность льда своего рода каталитическая. Поверхностные реакции могут быть более эффективны в образовании ряда химических соединений, которые в газе плохо образуются или не образуются вовсе. Поэтому изучение химии во льдах и состава этих льдов, с одной стороны, труднее, а с другой — интереснее, потому что там немного другая химия, ведущая к образованию другого набора молекул», — добавил Васюнин.
Ученый также указал на вероятность того, что вещество из межзвездного льда с большей легкостью может достигать поверхностей планет, например, в составе ледяных ядер комет. Такие тела, падая на молодые планеты, способны доставлять значительные количества органического материала. Таким образом, перенос химических соединений в твердом состоянии представляется более вероятным и эффективным, чем в газообразном.
