Астрономія
Астрономія

У теплому протопланетному диску молодої зірки зафіксували метанол

Астрономи зафіксували метанол у диску навколо молодої та яскравої зірки HD 100546. Про механізми формування у такому середовищі цієї ключової складної молекули дослідники пишуть у журналі Nature Astronomy.

Диск навколо HD 100546, знятий телескопом «Габбл». Помаранчевою точкою позначена протопланета, чорні плями у центрі є ефектами, що з’явилися внаслідок обробки зображення. ESO, NASA, ESA, Ardila et al. / Wikimedia Commons

Диск навколо HD 100546, знятий телескопом «Габбл». Помаранчевою точкою позначена протопланета, чорні плями у центрі є ефектами, що з’явилися внаслідок обробки зображення. ESO, NASA, ESA, Ardila et al. / Wikimedia Commons

Яку роль відіграють складні органічні молекули?

Молоді зірки оточені диском з пилу, газу та льоду, з якого потім формуються планети, супутники, астероїди та комети. Потенціал для розвитку та підтримки життя у таких системах визначається складом матеріалу протопланетного диску. Вважається, що на Землі ключову роль у цьому зіграв леткий матеріал, багатий органічними речовинами, який на її поверхню доставили комети. Одним із способів оцінити такий параметр у екзопланетних системах є вимірювання запасів органічного матеріалу, присутнього протягом формування планети. З цієї точки зору важливими є складні органічні молекули — великі молекули, що містять вуглець та складаються із більш ніж шести атомів. Встановлено, що такі сполуки є повсюдними в середовищі навколо зірок, які формуються. Однак досі невідомо, чи можуть такі резервуари переживати утворення протопланетного диска. Серед складних органічних молекул особливо важливим є метанол, який ефективно формується лише на поверхнях дуже холодних пилових зерен шляхом приєднання водню до замерзлого монооксиду вуглецю. Лабораторні експерименти демонструють, що метанол є вихідною сировиною для побудови молекул вищої складності.

Яке середовище досліджували астрономи?

Зірка HD 100546 знаходиться на відстані 320 світлових років. Її маса у 2,18 разів більша за масу Сонця, ефективна температура складає 10 тисяч Кельвінів, а вік становить 4,79 мільярдів років. Вона усе ще оточена протопланетним диском, який теплий та багатий на газ. Крім того, на відстані 10 та 60 астрономічних одиниць від зірки у цьому диску, скоріш за все, знаходяться гігантські екзопланети.

Випромінювання протопланетного диску HD 100546 (зліва) та збільшене зображення внутрішньої області диску. Alice S. Booth et al.

Випромінювання протопланетного диску HD 100546 (зліва) та збільшене зображення внутрішньої області диску. Alice S. Booth et al.

Що тут відшукали?

За допомогою комплексу телескопів ALMA дослідники зафіксували у цьому диску резервуар метанолу. Його випромінювання походить з внутрішньої частини диску, на відстані меншій, ніж 50 астрономічних одиниць від зірки. Маса метанолу тут у 1200 разів перевищує загальну біомасу Землі. Також невелике кільце метанолу зафіксували у зовнішній частині диску, на відстані 200 астрономічних одиниць. Така знахідка стала неочікуваною, адже диск навколо HD 100546 є надто теплим, щоб тут існував значні запаси льоду з монооксиду вуглецю, на якому може утворюватися метанол. Через це астрономи припускають, що багатий на органічні молекули лід тут утворився під час більш ранньої холодної фази формування зірки у молекулярній хмарі. Отже, планети і супутники, що формуються у цій системі, зможуть нарощувати крижаний, багатий органічними сполуками матеріал. Таким чином, принаймні деякий міжзоряний органічний матеріал переживає процес утворення протопланетного диска, і вирішальна пребіотична хімічна еволюція відбувається вже у молекулярних хмарах.

Нещодавно складні органічні молекули знайшли у беззірковому ядрі молекулярної хмари, а також у протозірках хмари Персея. Детальніше про те, як формуються світила, читайте у нашому матеріалі «Як довго живуть зірки?»