Молекулярный состав межзвездной среды раскрыл таинство звездообразования

Космическую химию уточнил спектральный снимок экзотических форм метанола: ученые проверили карты молекул в туманности Ориона и нашли важные неизвестные детали.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Ученые используют радиотелескопы как своеобразные химические сканеры космоса. Работа, опубликованная в журнале ACS Earth and Space Chemistry, показывает, что с их помощью можно не просто обнаруживать молекулы в межзвездном пространстве, но и достаточно подробно картировать их изотопный состав, плотность и температуру.

Исследователи сосредоточились на туманности Ориона KL — части Большой туманности Ориона, где рождаются массивные звезды. Она находится примерно в 1300 световых годах от Земли, поэтому отправиться туда за пробами газа и пыли в ближайшее время явно не получится даже под световым парусом.

Выход один: слушать космос по радио

Молекулы, перемещаясь в пространстве, испускают фотоны на характерных частотах. Набор таких сигналов работает как своеобразный молекулярный отпечаток среды. По нему астрономы могут определить, какие компоненты находятся в облаке, какое соединение или изоформа преобладает, оценить его количество и температуру.

Исследователи применили эту методику к двум изотопным разновидностям метанола — 13CH3OH и 12CH3OD. Углерод-12 — основной во Вселенной, на его долю приходится почти 99%. Однако соотношение дейтерия и обычного водорода (протия) еще более впечатляющее — примерно 1 к 6400. Таким образом обе разновидности метилового спирта весьма редки. Это позволило снизить риск статистических погрешностей, неизбежных при работе со спектрами высокочастотных форм соединений (в данном случае 12CH3OH).  

Для получения спектров ученые использовали данные радиоинтерферометра ALMA, расположенного в Чили на высоте 4877 метров над уровнем моря.

Телескоп из 66 антенн устроил космосу проверку на честность

ALMA интересен не только внушительным масштабом. В состав комплекса входят 66 антенн, а вместе они могут обеспечить принимающую решетку диаметром 16 км. В такой конфигурации система способна различать в туманности Ориона структуры размером всего в несколько астрономических единиц (1 а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца — 150 млн км).

В новой работе ученые сравнили карты, полученные по наблюдениям ALMA двух периодов — Cycle 5 и Cycle 9. Это была своего рода научная перепроверка: выдержит ли прежний способ анализа новые данные?

Для метанола с тяжелым углеродом 13CH3OH ответ оказался положительным. В области Hot Core-Southwest плотность молекул достигала 1,2 × 1017см−2, а температура — примерно 201 К. В области Compact Ridge показатели составили около 0,7 × 1017см−2 и 176 К соответственно. Результаты в целом совпали с предыдущими картами.

С метанолом со стандартным углеродом, но с дейтерием в гидроксильной группе 12CH3OD вышло интереснее. Новые данные дали максимальную плотность около 1,0 × 1017см−2, что оказалось в четыре-пять раз ниже прежней оценки. Причину исследователи в основном связали с улучшенной обработкой фонового сигнала. То есть космическая сенсация в данном случае оказалась не новой молекулой, а доказательством того, что более точный анализ способен заметно изменить привычную картину.

Авторы считают, что результаты подтверждают надежность попиксельного анализа радиоданных. А значит, такие карты можно использовать для изучения того, как химическая среда связана с рождением звезд.

Что еще нашли в космосе

Тема космических молекул не раз появлялась и на Hi-Tech Mail. Недавно портал писал о цианокоронене — крупнейшей на тот момент ароматической молекуле, обнаруженной в космосе. Ее выявили с помощью радиотелескопа Green Bank, используя тот же общий принцип: вещество узнают по характерным спектральным линиям.

В июне мы рассказывали о первом обнаружении в межзвездном пространстве четырехуглеродного «малинового» сахара — эритрулозы. Ученые нашли его по совпадению радиоспектрального «отпечатка» с лабораторными данными.

космосАстрофизикаПоделиться