Ученые считают, что от 10% до 25% углерода в космосе находится в форме макромолекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) . Полициклические ароматические углеводороды - это класс, который содержит по крайней мере два углеродных кольца в молекуле, с 1980-х годов астрономы в инфракрасном диапазоне наблюдений косвенно получили некоторые из этих молекул в космосе, но они это сделали. Эти молекулы не были непосредственно обнаружены в космос.
С 1960-х годов радиоастрономия стала главной силой в освоении космоса. Однако радиотелескопы, достаточно мощные, чтобы обнаруживать макромолекулы, такие как полициклические ароматические углеводороды, не появлялись до последнего десятилетия. Эти телескопы могут фиксировать вращательные спектры молекул (образец света, излучаемого молекулами, движущимися в пространстве) . С вращательными спектрами ученые могут сравнивать их со спектрами тех же молекул, наблюдаемых в земных лабораториях. Найдя соответствующий спектр, вы можете определить, из какой молекулы исходит вращающийся спектр, и узнать содержание и температуру этой молекулы в космосе по интенсивности ее линий и относительной интенсивности различных частей.
Теперь астрономы определили существование полициклических молекул ароматических углеводородов в межзвездном облаке , проанализировав данные, полученные с помощью радиотелескопа Гринбэнк во время наблюдения за пространством, называемым Молекулярным облаком Тельца (TMC-1) . Это первый случай, когда люди открыли молекулы полициклических ароматических углеводородов, которые могут объяснить происхождение жизни в межзвездной среде.
Всегда считалось , что многокольцевые ароматические соединения действительны только при высоких температурах. На Земле это загрязняющие вещества, образующиеся при сжигании ископаемого топлива, а также канцерогены, образующиеся при сжигании жареных на гриле овощей или мяса. В космосе ученые считают, что в основном они образуются в атмосфере умирающих звезд.
Однако TMC-1 , находящаяся на расстоянии около 450 световых лет от нас, на самом деле представляет собой холодное темное межзвездное облако, температура которого всего на 10 К выше абсолютного нуля, где звезды даже не начали формироваться . Это означает, что молекулы полициклических ароматических углеводородов могут образовываться при более низких температурах, чем ожидалось. Таким образом, ПАУ могут не только производиться умирающими звездами, но и локально собираться из более мелких молекул.
Ученые в этом новом исследовании изучали TMC-1 в течение нескольких лет. Только в 2018 году член исследовательской группы заметил признаки, свидетельствующие о том, что межзвездное облако TMC-1 содержит бензонитрил (шестиуглеродное кольцо, присоединенное к нитрильной группе) . В новом исследовании исследователи подтвердили присутствие бензонитрила, проанализировав данные наблюдений.
Мало того, что, анализируя данные наблюдений радиотелескопа Грин-Бэнк , они не только подтвердили наличие бензонитрила, но также обнаружили характеристики двух молекул полициклических ароматических углеводородов, которые называются 1-нафтокарбонитрилом и 2-нафтокарбонитрилом соответственно. Нитрил Молекула состоит из двух слитых вместе бензольных колец, к одному из которых присоединена нитрильная группа. Этот результат был опубликован в журнале "Наука" 19 марта.
Фактически, за последние 7 месяцев исследователи опубликовали 9 статей, чтобы проиллюстрировать это новое исследование. В этих статьях также подробно описан ряд молекул, обнаруженных в TMC-1, таких как 1-цианоциклопентадиен, HC11N, 2-цианоциклопентадиен и HC4NC. Эти результаты радуют астрономов, которые, кажется, случайно открыли огромный молекулярный склад, спрятанный в космосе .
Обнаружение этих молекул - большой скачок в астрохимии. До этого ученые хотели понять подробные химические механизмы, которые сформировали эти молекулы, как они будут реагировать с другими молекулами, предположить их роль в образовании звезд и планет и изучить, как они в конечном итоге участвовали в образовании. углеродный цикл жизни очень сложен. Новые результаты дают надежду ответить на эти вопросы.
Затем исследователи планируют продолжить изучение того, как образуются эти полициклические ароматические углеводороды и как они реагируют в космосе. Они планируют продолжить использование мощного радиотелескопа Гринбэнк для обнаружения TMC-1, и как только будут получены новые наблюдения, эти сигналы будут сопоставлены с лабораторными данными.
Исследователи считают, что эти обнаруженные молекулы - лишь верхушка айсберга, скрытая в межзвездной среде. Они надеются, что благодаря таким исследованиям они смогут охватить больше молекул, существующих в межзвездном пространстве. По мере того, как они узнают больше об этих молекулах, они смогут лучше собрать воедино сеть химических реакций, происходящих в космосе.
