Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 19.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Строительные молекулы жизни образуются благодаря свету звёзд

Строительные молекулы жизни образуются благодаря свету звёзд
shortstoryf

На Земле жизнь существует в виде несметного числа различных форм и организмов. Но если мы возьмёт какой-либо из них и рассмотрим его базовые элементы, то увидим, что все они одинаковые. В основе жизни лежат атомы углерода, которые соединились с водородом, кислородом, азотом и другими элементами. Однако тот процесс, который ответственен за образование самих этих фундаментальных элементов в космосе, долго оставался тайной.

Теперь же астрономы лучше понимают, как формируются молекулы, которые необходимы для строительства других химических соединений, участвующих в образовании жизни. Благодаря данным от космической обсерватории «Гершель» Европейского Космического Агентства учёные выяснили, что ультрафиолетовых свет от звёзд играет ключевую роль в создании этих молекул. Исследователи изучили компоненты углеродных соединений в Туманности Ориона — самой близкой области звездообразования к Земле, в которой формируются крупные звёзды. Была создана специальная карта, на которую нанесли информацию о концентрации, температуре и перемещениях водородно-углеродных молекул CH, которые известны под названием метилидин, его положительного иона CH+ и его предка иона углерода C+.

«На Земле Солнце является главным источником «возбуждения» почти всей жизни. Теперь же мы узнали, что звёздный свет активирует формирование химических соединений, которые являются предшественниками тех, из которых формируются молекулы жизни, той, которая нам известна на сегодняшний день», — Патрик Моррис, автор исследований и специалист в Центре обработки и анализа в Калифорнийском технологическом институте.

В начале 1940-х годов CH и CH+ были первыми из трёх молекул, которые когда-либо были в то время обнаружены в межзвёздном пространстве. А в исследованиях молекулярных облаков, состоящих из газа и пыли, в Орионе с помощью «Гершеля», учёные с удивлением обнаружили, что CH+ испускает свет, нежели абсорбирует его. Это означает, что эти молекулы теплее, чем газ на заднем плане. Странность здесь заключается в том, что эта молекула нуждается в большом количестве энергии, чтобы сформироваться, и является очень реактивной, таким образом, она разрушается, когда взаимодействует с водородом в облаке. Поэтому высокая распространённость этих молекул и их увеличенная температура, довольно таинственные явления.

Туманность Ориона Гершель

Здесь показана знаменитая Туманность Ориона. Те её части, которые хорошо видны даже невооружённым взглядом, представлены синими цветами. Это свечение обусловлено нагревом пыли, освещаемой звёздными скоплениями, звёзды в которых были рождены сравнительно недавно. Красная материя, простирающаяся из угла в угол, показывает холодные, плотные филаменты газа и пыли. Если смотреть на них в видимом свете, они выглядели бы практически тёмными и незаметными. Это снимок от обсерватории «Гершель», получен с помощью прибора PACS на частотах 100 и 160 микрон, что соответствует синему и зелёному цвету. А данные от прибора SPIRE на частоте 250 микрон показаны красным. Источник: ESA/NASA/JPL-Caltech

Почему же тогда в молекулярных облаках, таких как Туманность Ориона, так много CH+? Много исследований пытались ответить на этот вопрос, но их наблюдения были ограничены, поскольку для изучения было доступно мало фоновых звёзд. «Гершель» зондирует область электромагнитного спектра, относящуюся к дальнему инфракрасному диапазону, который связан с холодными объектами. До сих пор ни один телескоп не смог достичь таких показателей, поскольку «Гершель» может наблюдать сразу всю Туманность Ориона, а не отдельные звёзды. Всё это благодаря особому прибору HIFI, который чрезвычайно чувствителен к движению газовых облаков.

До недавнего времени одна из ведущих теорий о происхождении основных углеводородов гласила нам, что они формировались при «шоковых» событиях, то есть когда в области пространства возникают турбулентности и завихрения от взрывов сверхновых или молодых звёзд, выбрасывающих своё вещество в пространство. Области молекулярных облаков, в которых происходит много таких событий, создают ударные волны, которые вызывают колебания в материале, с которым они сталкиваются. Эти колебания могут сорвать электроны с их орбит вокруг атомов, делая их ионами, которые могут объединяться. Новое исследование не нашло корреляции между этими волнами и CH+ в Туманности Ориона.

Данные «Гершеля» показывают, что эти молекулы вероятнее всего сформировались под действием ультрафиолетового излучения молодых звёзд в этой туманности. Звёзды здесь, по сравнению с Солнцем, более горячие, намного более крупные и излучают больше ультрафиолета. Когда молекула поглощает фотон света, она становится возбуждённой и обладает большим количеством энергии взаимодействия с другими частицами. В случае с молекулой водорода она начинает вибрировать или быстрее вращаться, а то и то и другое вместе.

То, что Туманность Ориона обладает водородом в газовом состоянии, было известно очень давно. Когда ультрафиолетовый свет от больших звёзд разогревает местные водородные молекулы, он создаёт необходимые условия для формирования углеводородов. Поскольку межзвёздный водород становится теплее, ионы углерода, которые изначально сформировались в звёздах, начинают реагировать с молекулярным водородом, создавая ионы CH+. В конечном счете, CH+ захватывает один электрон и формирует нейтральную молекулу CH.

«Это — процесс инициирования углеродной химии. Если мы хотим сформировать что-то более сложное, нам всегда потребуется пройти именно через этот путь», — Джон Пирсон, исследователь из Лаборатории реактивного движения НАСА.

Учёные объединили данные от «Гершеля» с моделями формирования молекул и обнаружили, что ультрафиолетовый свет является лучшим объяснением того, как формируются углеводороды в Туманности Ориона. Эти результаты будут иметь непосредственное влияние на понимание формирования основных углеводородов в других галактиках. Известно, что в них также присутствуют ударные волны, однако теперь ясно, что плотные области, в которых ультрафиолет является главной характеристикой температуры и химического состава, могут играть ключевую роль в создании фундаментальных молекул углеводорода.

По информации НАСА.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google