Космическая инфракрасная обсерватория «Джеймс Уэбб» обнаружила целый ряд льдов в плотной и холодной части молекулярного облака Хамелеон I. Таким образом, ученые получили доказательства того, что химические реакции, ведущие к образование простых и сложных молекул, могут идти на ранних стадиях эволюции облаков. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
В молекулярных облаках, где рождаются звезды, химические элементы, которые находятся в основе живых организмов (углерод, водород, кислород, азот и сера), заключены в ледяные оболочки пылинок. Во внешних областях облаков первоначально образуется смесь воды, метана и аммиака за счет аккреции атомарных водорода, кислорода, углерода и азота на силикатные/богатые углеродом пылинки. В слое льда также формируются молекулы углекислого газа. В самых плотных и холодных ядрах облаков льды содержат большое количество монооксида углерода, который может быть гидрирован до метанола. Дальнейшие реакции с участием всех этих молекул дают более сложные органические молекулы.
Исследовать состав молекулярных облаков, где формируются протозвезды, можно в инфракрасной области спектра, подобные наблюдения велись при помощи наземных телескопов и космических телескопов «Спитцер» и «Акари». Однако наиболее плотные и холодные облака стали доступными для подробных наблюдений лишь после запуска в космос обсерватории «Джеймс Уэбб».
Группа астрономов во главе с Мелиссой МакКлюр (Melissa McClure) из Лейденской обсерватории опубликовала результаты исследований состава льдов в направлении фоновых звезд NIR38 и SSTSL2J110621.63-772354.1 в холодной и плотной области молекулярного облака Хамелеон I, на расстоянии 631 светового года от Солнца, где образуются десятки молодых звезд. Наблюдения велись при помощи инструментов NIRSpec, NIRCam и MIRI.
Ученые обнаружили в облаках водяной лед, аммиачный лед, а также льды из CO2 и CO, которые присутствуют в количестве 10–20 и 20–40 процентов от содержания водяного льда, соответственно. Нитрилы CN, HCN и CH3CN обнаружены не были, предполагается, что их содержание ограничивается 0,7-2 процентами от содержания водяного льда, что аналогично данным для комет.
В Хамелеоне I был также найден карбонилсульфид (OCS), возможно также присутствие SO2-льда. Однако сероводород (H2S), который представляет собой основной замороженный носитель серы в кометах, найден не был. Зато были обнаружены признаки наличия замороженного метана и метанола.
Исследователи пришли к выводу, что наблюдали не более 19 процентов от общего ожидаемого количества O и C, 13 процентов от общего содержания N и один процент от общего содержания S в этом плотном облаке. Остальная часть элементов, скорее всего, входит в состав тугоплавких частиц, включая силикаты и аморфный углерод, или других льдов, таких как N2.
Ученые пришли к выводу, что это обилие льдов, скорее всего, образовалось до масштабного вымерзания СО в облаке, а не гораздо позднее, в результате гидрирования СО. Таким образом, образование простых и сложных молекул может протекать на ранних стадиях эволюции облака, в среде, богатой водяным льдом.
Ранее мы рассказывали о том, что «Джеймс Уэбб» разглядел протозвезды в пылевых коконах в туманности Ориона.