Телескоп "Джеймс Уэбб" обнаружил самый холодный лед в известной Вселенной - и он содержит строительные блоки жизни

Последние наблюдения космического телескопа "Джеймс Уэбб" за молекулами льда помогут ученым понять, как формируются пригодные для жизни планеты.

Голубое облако молекулярного газа светится в свете далеких звезд на снимке космического телескопа Джеймса Уэбба (иллюстрация NASA, ESA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb)).

Ученые с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) наблюдали и измерили самый холодный на сегодняшний день лед в глубине межзвездного молекулярного облака. Согласно новым исследованиям, опубликованным 23 января в журнале Nature Astronomy (откроется в новой вкладке), температура замороженных молекул составила минус 440 градусов по Фаренгейту (минус 263 градуса по Цельсию).

Молекулярные облака, состоящие из замороженных молекул, газов и частиц пыли, служат местом рождения звезд и планет, в том числе пригодных для жизни планет, таких как наша. В последнем исследовании группа ученых использовала инфракрасную камеру JWST для изучения молекулярного облака под названием Хамелеон I, расположенного на расстоянии около 500 световых лет от Земли.

Внутри темного, холодного облака команда обнаружила замороженные молекулы, такие как карбонильная сера, аммиак, метан, метанол и другие. По мнению исследователей, эти молекулы когда-нибудь станут частью горячего ядра растущей звезды и, возможно, частью будущих экзопланет. Они также содержат строительные блоки пригодных для жизни миров: углерод, кислород, водород, азот и серу - молекулярный коктейль, известный как COHNS.

"Наши результаты дают представление о начальной, темно-химической стадии формирования льда на зернах межзвездной пыли, которые вырастут в сантиметровые камешки, из которых образуются планеты", - говорится в заявлении ведущего автора исследования Мелиссы МакКлюр (откроется в новой вкладке), астронома из Лейденской обсерватории в Нидерландах (откроется в новой вкладке).

Пыльный питомник

Звезды и планеты формируются внутри молекулярных облаков, подобных Хамелеону I. За миллионы лет газы, лед и пыль превращаются в более массивные структуры. Некоторые из этих структур нагреваются и становятся ядрами молодых звезд. По мере роста звезд они поглощают все больше и больше вещества и становятся все горячее и горячее. После образования звезды остатки газа и пыли вокруг нее образуют диск. И снова эта материя начинает сталкиваться, слипаться и в конечном итоге формировать более крупные тела. Однажды эти сгустки могут стать планетами. Даже такие пригодные для жизни, как наша.

"Эти наблюдения открывают новое окно на пути формирования простых и сложных молекул, необходимых для создания строительных блоков жизни", - говорится в заявлении МакКлюра.

Инвентаризация ледяных молекул, обнаруженных глубоко в молекулярном облаке Хамелеон I (Изображение предоставлено NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), K. Pontoppidan (STScI), N. Crouzet (Лейденский университет), и Z. Smith (Открытый университет))

JWST передал свои первые изображения в июле 2022 года, и в настоящее время ученые используют инструменты телескопа стоимостью 10 миллиардов долларов, чтобы продемонстрировать, какие виды измерений возможны. Чтобы определить молекулы в Хамелеоне I, исследователи использовали свет звезд, находящихся за пределами молекулярного облака. Когда свет светит в нашу сторону, он поглощается характерным образом пылью и молекулами внутри облака. Затем эти схемы поглощения можно сравнить с известными схемами, определенными в лаборатории.

Команда также обнаружила более сложные молекулы, которые они не могут точно определить. Но эти находки доказывают, что сложные молекулы действительно образуются в молекулярных облаках до того, как они будут израсходованы растущими звездами.

"Наша идентификация сложных органических молекул, таких как метанол и, возможно, этанол, также предполагает, что многие звездные и планетарные системы, развивающиеся в этом конкретном облаке, унаследуют молекулы в достаточно развитом химическом состоянии", - сказал в заявлении соавтор исследования Уилл Роча (откроется в новой вкладке), астроном из Лейденской обсерватории. "

Хотя команда была в восторге от наблюдения COHNS в холодном молекулярном супе, они не обнаружили столь высокой концентрации молекул, как ожидали в плотном облаке, подобном Хамелеону I. Вопрос о том, как пригодный для жизни мир, подобный нашему, получил свои ледяные COHNS, все еще остается главным среди астрономов. Согласно одной из теорий, COHNS были доставлены на Землю в результате столкновений с ледяными кометами и астероидами.

"Это лишь первый из серии спектральных снимков, которые мы получим, чтобы увидеть, как льды эволюционируют от их первоначального синтеза до кометных областей протопланетных дисков", - сказал МакКлюр в своем заявлении. "Это подскажет нам, какая смесь льда - и, следовательно, какие элементы - может быть в конечном итоге доставлена на поверхности земных экзопланет или включена в атмосферы гигантских газовых или ледяных планет".