Новое открытие расширяет познания о сложных молекулах во Вселенной
Группа исследователей под руководством профессора Бретта Макгуайра из Массачусетского технологического института выявила присутствие в космосе ранее неизвестной молекулы. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Аспирант Закари Фрид, ведущий автор публикации, при участии исследователей из Франции, Флориды, Вирджинии и Копенгагена объединил полученные данные для достижения этой цели.
«Наша группа стремится понять, какие молекулы присутствуют в регионах формирования звёзд и планетных систем, – поясняет Фрид. – Это позволяет проследить развитие химических процессов на разных стадиях звездообразования. Для этого мы изучаем спектры молекул – их уникальные «отпечатки пальцев». Чтобы обнаружить новую молекулу в космосе, необходимо заранее смоделировать её спектр в лабораторных условиях, а затем искать совпадения при помощи телескопов».
Группа использоваkb машинное обучение для выбора перспективных целевых молекул. В 2023 году одна из этих моделей предложила сосредоточиться на молекуле 2-метоксиэтанола.
«Среди ранее обнаруженных в космосе «метокси»-молекул, таких как диметиловый эфир, метоксиметанол, этилметиловый эфир и метилформиат, 2-метоксиэтанол является самой большой и сложной», – отмечает Фрид.
Для изучения данной молекулы с помощью радиотелескопа группе сначала требовалось измерить и проанализировать её вращательный спектр на Земле. Учёные объединили эксперименты Университета Лилля, Нового колледжа Флориды и лаборатории МТИ для измерения спектра в широком диапазоне частот от микроволновых до субмиллиметровых волн (8-500 ГГц).
Полученные данные позволили провести поиск молекулы с использованием наблюдений Большой миллиметровой/субмиллиметровой решётки ALMA в областях звездообразования NGC 6334I и IRAS 16293-2422B. Члены группы Макгуайра совместно с учёными из Национальной радиоастрономической обсерватории и Копенгагенского университета проанализировали наблюдения ALMA.
«В результате мы зафиксировали 25 линий 2-метоксиэтанола, совпавших с молекулярным сигналом в направлении NGC 6334, что позволило обнаружить данную молекулу в этом источнике, – говорит Фрид. – Это помогло определить её физические параметры, такие как содержание и температура возбуждения, а также исследовать возможные пути образования из известных межзвёздных предшественников».
Открытия, подобные этому, помогают лучше понять развитие молекулярной сложности во время процесса формирования звёзд. 2-Метоксиэтанол, состоящий из 13 атомов, достаточно велик по межзвёздным меркам – по состоянию на 2021 год за пределами Солнечной системы было обнаружено только шесть видов молекул размером более 13 атомов, многие из которых были открыты группой Макгуайра. При этом все они имели кольцевую структуру.
«Наблюдения за крупными молекулами и последующее определение их содержания позволяют нам расширить знания о том, насколько эффективно могут образовываться подобные сложные соединения и с помощью каких конкретно реакций они могут воспроизводиться», – отмечает Фрид. «Кроме того, поскольку мы обнаружили данную молекулу в NGC 6334I, но не в IRAS 16293-2422B, нам представилась уникальная возможность изучить, как различные физические условия этих двух источников могут влиять на происходящие химические процессы».
Это открытие вносит вклад в понимание процессов формирования сложных молекулярных соединений в зонах звездообразования и расширяет границы познания фундаментальных химических реакций в космосе. Будущие исследования в этом направлении помогут пролить свет на происхождение органических молекул, ставших основой жизни на нашей планете.
