Астрохимики из лаборатории астрохимических исследований УрФУ при поддержке Российского научного фонда (РНФ) добились впечатляющих успехов в области изучения межзвездных льдов. Благодаря уникальным экспериментам и сотрудничеству с ведущими мировыми исследовательскими инициативами создана первая обширная спектральная библиотека, включающая инфракрасные "отпечатки" сложных кристаллов льда с метаном, что открывает новые пути для расшифровки данных знаменитого телескопа "Джеймс Уэбб".
Метан как ключ к загадкам Вселенной
Метан признан одной из наиболее распространенных молекул в межзвездной среде. Этот газ привлекает внимание ученых неслучайно: на Земле он чаще всего связан с жизнедеятельностью организмов, выступая своеобразным индикатором микробных экосистем. За пределами нашей планеты метан формируется другими путями, без биологического участия, и чаще всего проявляется именно в виде твёрдых кристаллических включений в составе льдов на пылинках межзвездного пространства. Его обнаружение и идентификация важны как для поиска следов жизни на других мирах, так и для моделирования процессов звёздного формирования.
Инфракрасная идентификация: новые методы и открытия
Ранее анализировать спектры метана в межзвездных условиях было весьма затруднительно. Проблема заключалась в отсутствии достаточного числа лабораторных данных о том, как метан взаимодействует с разными молекулами во льду, входя в состав сложных смесей. В результате специалисты УрФУ впервые воссоздали кристаллы льда с различными концентрациями метана, смешивали его с водой, углекислым газом, спиртом (метанолом) и аммиаком. Эти вещества часто встречаются в ледяных мантиях космической пыли, находящейся в молекулярных облаках и внутри зарождающихся звёздных систем.
Эксперименты в уникальных условиях
Для проведения этих исследований использовалась ультрасовременная вакуумная установка ISEAge, обеспечивающая экстремально низкие температуры, сравнимые с условиями звёздных ядер: минус двести шестьдесят три градуса Цельсия (10 Кельвинов) и минус двести шестьдесят шесть градусов Цельсия (6,7 Кельвинов). Учёные получили нанометровые плёнки льда из чистого метана и его смесей в различных соотношениях, что позволяет имитировать сложные реакции, идущие на поверхности межзвёздных пылинок.
Результаты оказались неожиданными и обнадёживающими: выяснилось, что метан в составе смесей с другими веществами поглощает инфракрасное излучение на двадцать процентов сильнее, чем ожидалось для чистого метана. Это означает, что по предыдущим моделям содержание метана в космических льдах могло быть завышено — а новые данные позволяют более точно определять состав и эволюцию сложных межзвездных систем.
Взаимодействие метана и углекислого газа
Особый интерес вызвали детали взаимодействия метана с углекислым газом. Анализ спектров, снятых с помощью телескопа "Джеймс Уэбб" при наблюдении протозвезды B335, которую отделяют от Земли пятьсот тридцать семь световых лет, показал, что почти треть всего метана содержится не вместе с водой, как предполагалось ранее, а в окружении углекислого газа. Количество этих двух веществ оказалось тесно взаимосвязано: они образуются одновременно на первых стадиях формирования ледяных оболочек межзвездной пыли, закладывая основы для будущих химических и астрономических процессов.
При этом иные смеси метана, например с метанолом и аммиаком, показали уникальные изменения в спектрах, позволяющие уверенно различать их по инфракрасным отпечаткам. Эти данные закладывают фундамент для новых исследований путей образования метана в разных галактических и протозвездных сценариях.
Открытая спектральная библиотека для всего мира
Прорыв этого исследования заключается не только в получении новых знаний, но и в создании общедоступной библиотеки инфракрасных спектров межзвездных льдов. Собранные профили были размещены в международном репозитории Zenodo, что делает их доступными для всех исследователей и энтузиастов, работающих над интерпретацией данных с "Джеймса Уэбба". Теперь астрономы всего мира могут использовать эти спектры для уточнения моделей образования планетных и звездных систем или же для поиска биомаркеров на экзопланетах.
Важность и значимость этих результатов будут только возрастать с накоплением новых данных телескопа, ведь спектральная библиотека Университета УрФУ и РНФ поможет повысить точность анализа и открыть новые аспекты рождения молекул во Вселенной.
Планы на будущее: расширение горизонтов
Исследовательская команда уже строит амбициозные планы по дальнейшему исследованию метановых льдов на большем количестве звездных объектов разного типа, а также по выявлению изотопных различий водорода и углерода в межзвездном метане. Такой подход поможет глубже понять не только строение и эволюцию нашей галактики, но и заложит прочную основу для междисциплинарных исследований возникновения жизни в космосе.
Тесное сотрудничество УрФУ с Российским научным фондом и ведущими международными платформами вроде Zenodo подчеркивает вклад отечественной науки в глобальные космические исследования. Результаты и текущее сотрудничество открывают новые страницы в изучении космоса и приближают момент открытия неведомых аспектов жизни и Вселенной в целом.
Информация предоставлена Департаментом по связям с общественностью УрФУ
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
