Новые сведения изменили оценки количества метана в космосе на основе снимков «Джеймса Уэбба» и переработали представления о химии протозвезд.
Исследователи из Уральского федерального университета достигли значительного успеха в астрохимии, впервые воспроизведя в лабораторных условиях межзвездные льды с метаном и получив их точные инфракрасные спектры. Эти данные уже позволили по-новому интерпретировать результаты наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб» и скорректировать представления о химии молодых звезд.
Метан является одной из наиболее распространенных молекул в межзвездной среде и ключевым элементом в поисках жизни на экзопланетах. В космосе он чаще всего «заморожен» в ледяных мантиях на частицах пыли.
Для его нахождения в отдаленных уголках Вселенной ученые анализируют инфракрасное излучение: каждое вещество оставляет свой уникальный спектральный «отпечаток». Однако ранее расшифровка подобных сигналов была затруднена из-за отсутствия точных лабораторных данных для различных смесей льда.
Астрохимики из Екатеринбурга провели серию уникальных экспериментов на вакуумной установке ISEAge. В этой установке были воссозданы экстремальные условия, характерные для глубокого космоса. В специальной камере ученые выращивали тончайшие, нанометровые пленки льда. Для этого использовался как чистый метан, так и его смеси с другими веществами в различных пропорциях. Именно такой сложный химический «коктейль» формирует ледяные оболочки на частицах космической пыли внутри облаков, где происходит зарождение новых звезд.
Анализ полученных спектров привел к неожиданным выводам. Выяснилось, что в смеси с другими молекулами метан поглощает инфракрасный свет на 20% эффективнее, чем считалось ранее. Это означает, что предыдущие оценки его объема в космосе, основанные на данных «Джеймса Уэбба», были завышены примерно на одну пятую.
Кроме того, сопоставив лабораторные данные с наблюдениями протозвезды B335 (созвездие Орла, 537 световых лет), ученые обнаружили: около 30% твердого метана там присутствует не в смеси с водой, а в окружении углекислого газа. Это опровергает устоявшуюся модель химического состава ледяных мантий. Открытие корреляции между метаном и углекислым газом указывает на то, что эти вещества формируются совместно на самых ранних этапах зарождения звезд.
Все полученные спектры были размещены в открытом доступе для ученых по всему миру. По словам авторов проекта, актуальность этих данных будет только возрастать по мере накопления новых наблюдений «Джеймса Уэбба». Уральская команда планирует расширить исследования на другие протозвезды и изучить изотопный состав космического метана.
Фото: hi-tech.mail.ru
