Астрономы использовали первый выпуск данных телескопа Джеймса Уэбба для изучения молекул органического вещества в пылевых областях возле сверхмассивных чёрных дыр в активных галактиках. Оказывается, полиароматические углеводороды — строительные блоки пребиотических органических соединений — вполне могут выживать даже вблизи такой чёрной дыры.
Полициклические ароматические углеводороды (PAH, или ПАУ — полиароматические углеводороды) — одни из самых распространённых типов органического вещества во Вселенной. Их рассматривают как строительные блоки пребиотических соединений, которые сыграли ключевую роль в возникновении жизни. Наиболее известным в быту представителем таких соединений является обычный нафталин. Молекулы PAH дают на спектрограммах отчётливые полосы испускания в инфракрасном диапазоне при освещении от соседних звёзд. Поэтому астрономы с их помощью могут не только проследить за звёздообразованием в регионе, но и использовать их для исследования физических условий в местах их скопления.
В новом исследовании астрономы Оксфордского университета использовали данные телескопа Джеймса Уэбба и впервые изучили молекулы полициклических ароматических углеводородов в центральных областях трёх активных галактик. Данные поступили с камеры MIRI (Mid-Infrared Instrument) телескопа, которая работает с инфракрасным диапазоном 5—28 микрон. Наблюдения оказалось возможным сопоставить с теоретическими предсказаниями поведения таких молекул. Статья о поиске нафталина (и других полиароматических углеводородов) возле чёрных дыр в далёких галактиках вышла в октябре 2022 года в Astronomy & Astrophysics.
Объектами изучения стали три галактики сейфертовского типа (NGC 6552, NGC 7319 и NGC 7469) — это один из двух самых распространённых типов активных галактик наряду с квазарами. NGC 7319 в созвездии Пегаса, кстати, знакома не только астролюбителям. Это одна из пяти галактик, составляющих знаковый «квинтет Стефана» — красивую фигуру из пяти галактик, которую из-за её популярности в массовой культуре выбрали для показа первых пяти «официальных» снимков Джеймса Уэбба.
Удивительно, но результаты опровергают то, что мы знаем о поведении молекул PAH. А именно, раньше считалось, что органика, включая ароматические углеводороды, разрушается в центре активных галактик поблизости от центральной чёрной дыры. Теперь можно утверждать, что такие молекулы могут выжить в этих областях даже несмотря на то, что высокоэнергетические протоны должны бы просто разрывать их на составные части. Возможная причина — молекулы органического вещества защищены большим количеством молекулярного газа в окрестностях ядерного региона галактики.
Однако даже если органические молекулы и могут выжить возле активного ядра галактики, сверхмассивная чёрная дыра должна существенно повлиять на их свойства. В частности, доля крупных и нейтральных молекул там увеличивается — это значит, что более мелкие или заряженные молекулы всё же уничтожаются в таком агрессивном окружении. Следующий шаг — исследование по более широкой выборке активных галактик. Свойства ПАУ позволяют использовать их как индикатор скорости звёздообразования в галактиках, а значит, уточнить наши представления об условиях формировании звёзд и планет.
Ранее по данным телескопа Джеймса Уэбба удалось впервые обнаружить углекислый газ в атмосфере одной из экзопланет (об этом можно прочитать в заметке по ссылке).
Автор — Сергей Шапиро, XX2 ВЕК.
Источники: https://www.ox.ac.uk/news/2022-10-11-james-webb-space-telescope-reveals-new-surprises-galaxy-organic-molecules-near-black, https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/10/aa44806-22/aa44806-22.html.