В сердце ультра-светящейся инфракрасной галактики IRAS 07251–0248, глубоко погружённом в пыль и газ, телескоп Джеймса Уэбба нашёл настоящую химическую лабораторию: бензол, метан, ацетилен, диацетилен, триацетилен, водяной лёд и углеродную пыль — всё это в количествах, которые в разы превышают прогнозы теоретиков. А главная сенсация — впервые за пределами Млечного Пути зафиксирован метильный радикал (CH₃), крайне реактивная и короткоживущая молекула, которая обычно успевает существовать лишь мгновение.

Исследование, вышедшее в Nature Astronomy, показывает: даже самые непролазные, заваленные пылью галактические ядра могут работать как мощные «фабрики» органических строительных блоков, из которых может возникнуть сложная химия, ведущая к появлению жизни.

Химический сюрприз за пылевой завесой

Галактика IRAS 07251–0248 — не обычный объект. Это так называемая ультра-светящаяся инфракрасная галактика (ULIRG), где в центре бушует сверхмассивная чёрная дыра, но её излучение почти полностью поглощается окружающим материалом. То, что мы видим в инфракрасном диапазоне — это тепло от этого «одеяла» пыли. Заглянуть внутрь раньше было невозможно.

Но Уэбб с инструментами NIRSpec и MIRI (диапазон 3–28 микрон) легко пробил эту завесу. И увидел не мёртвую пустоту, а кипящую химию.

«Мы нашли неожиданную химическую сложность с количествами, далеко превышающими предсказания современных моделей», — говорит доктор Исмаэль Гарсия Бернете из Центра астрофизии (Испания). — «Это означает, что в таких ядрах должен работать непрерывный источник углерода, питающий эту богатую химическую сеть».

Кто заправляет эту химическую «лабораторию»?

Тепло от чёрной дыры? Турбулентность газа? Нет — ни один из стандартных механизмов не объясняет такого изобилия. Ответ оказался в космических лучах: частицах высокой энергии, которые пронизывают ядро галактики и буквально «разбивают» крупные углеродные структуры — полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и углеродные зёрна пыли — на более простые фрагменты. Эти фрагменты и есть те самые лёгкие углеводороды, которые уловил Уэбб.

Подтверждение нашлось в статистике: исследователи обнаружили чёткую корреляцию между количеством углеводородов и интенсивностью ионизации космическими лучами в других похожих галактиках. А ещё эти молекулы не задерживаются на месте — их выдувает наружу мощный поток со скоростью около 160 км/с, разнося органику по окрестностям.

Это про жизнь?

Сами по себе метан или бензол — ещё не жизнь. Но они — ключевые звенья в химической цепи, которая при подходящих условиях может привести к аминокислотам и другим предшественникам биологии.

«Обнаруженные молекулы — часть химического пути к более сложным соединениям», — отмечает профессор Димитра Ригопулу из Оксфорда. — «Они не биологические сами по себе, но представляют собой предшественников той химии, из которой может возникнуть жизнь».

Почему это меняет картину мира?

Раньше такие «закопанные» ядра считались химически бедными — слишком экстремальные условия, слишком много излучения. Оказалось — наоборот: именно экстремальность делает их химическими реакторами. А Уэбб впервые дал нам инструмент, чтобы это увидеть.

Вывод многообещающий: Вселенная создаёт органику даже там, где мы её совсем не ждали. И таких химических «лабораторий» может быть гораздо больше, чем мы предполагали.

Эта статья — адаптация и компиляция идей астрофизика Джонти Хорнера, основанная на его публичных выступлениях, статьях и комментариях о шансах найти внеземную жизнь. Повествование будет вестись от первого лица — так проще сохранить авторскую логику и интонацию.

На вопрос "есть ли инопланетяне?" я однозначно отвечу: да. Но правильно сформулированный вопрос должен звучать иначе: достаточно ли близко они находятся, чтобы мы вообще могли их заметить?

Космос чудовищно велик. И за последние десятилетия мы узнали важную вещь: планеты есть почти у каждой звезды. В одном только Млечном Пути порядка 400 миллиардов звезд. Если представить, что в среднем у каждой по несколько планет, то даже в пределах нашей Галактики набираются триллионы миров. А галактик во Вселенной так много, что по некоторым оценкам их число только в наблюдаемой Вселенной сопоставимо с тем, как много планет у нас дома, в Млечном Пути.

С таким масштабом трудно поверить, что Земля уникальна. Жизнь, включая разумную и даже технологическую, почти наверняка возникала где-то еще. Но у этой вдохновляющей истории есть неприятная для нас (ученых) часть: существовать и быть обнаруженными — разные вещи.

Представьте крайне осторожный сценарий. Пусть технологически развитая жизнь появляется лишь у одной звезды из миллиарда. И даже тогда в Млечном Пути набралось бы около 400 "технологических" звездных систем. Звучит обнадеживающе много, пока не вспомнишь размеры Галактики: примерно 100 000 световых лет в диаметре. При таком раскладе в среднем эти цивилизации окажутся на расстоянии порядка 10 000 световых лет друг от друга (это грубая оценка, но здесь порядок величины важнее точности).

А это почти приговор для поиска. На таких дистанциях "обычные" радиосигналы — вроде тех, что человечество неосознанно рассеивает в пространство, — слишком слабы. Поймать их можно лишь в том случае, если инопланетные передатчики намного мощнее всего, что умеем создавать мы, а еще если мы знаем, куда и когда именно нужно "смотреть".

Поэтому я и считаю, что внеземная жизнь (включая разумную), скорее всего, существует, но доказательства ее существования могут не появиться еще очень долго. Не потому, что мы одни во Вселенной, а потому, что космос устроен так, что даже соседей по Галактике проблематично "услышать".

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway

Орбитальный космический телескоп «Джеймс Уэбб» получил детальные изображения объекта Хербига-Аро 49/50 в молекулярном облаке Хамелеон I

Вот уже несколько столетий ученые пытаются понять суть процессов, происходящих при формировании звезд. Первое в истории научное описание механизма звездообразования в 1644 году выполнил Рене Декарт, который полагал, что звезды и планеты формируются при вихревом движении межзвездной среды. Чуть позже, в 1692 году, Исаак Ньютон предположил, что звезды образуются из вещества, которое сгущается под действием гравитации. В это время астрономы уже начали открывать диффузные туманности, которые представлялись как сгущающиеся облака, состоящие из протозвездного вещества. В течение следующих веков, проводя наблюдения различных туманностей, ученые пытались сформулировать единую теорию эволюции звезд. Но современные представления о процессе звездообразования сформировались лишь в конце XX века: до начала 1990-х годов существовавшие технические средства не позволяли наблюдать звезды, находящиеся на ранних этапах развития. Сложность такого наблюдения была связана с тем, что протозвезды окутаны плотной газопылевой оболочкой, которая излучает в основном в инфракрасном диапазоне. Как известно, ИК-излучение интенсивно поглощается атмосферой нашей планеты, что затрудняет наблюдение таких космических объектов с поверхности Земли. Поэтому массовое наблюдение протозвезд стало возможным только с появлением космических инфракрасных телескопов, таких как «Спитцер» (запущен в 2003 году) и «Гершель» (запущен в 2009 году).

Настоящий научный прорыв в наблюдении областей звездообразования, которые еще называют звездными колыбелями, произошел, благодаря запуску в декабре 2021 года космического телескопа «Джеймс Уэбб» – орбитальной инфракрасной обсерватории нового поколения. За четыре года работы с помощью этого телескопа было получено множество детальных ИК-изображений различных космических объектов, что позволило по-новому взглянуть на большинство из них. Одним из этих объектов является так называемый «Космический торнадо» – объект Хербига-Аро 49/50 (НН 49/50), расположенный в молекулярном облаке Хамелеон I.

Объекты Хербига-Аро (Herbig-Haro objects), названные в честь первых подробно изучивших их астрономов Джорджа Хербига и Гильермо Аро, – это светящиеся туманности, появление которых связано с процессом формирования звезд. Они имеют продолговатую форму и могут простираться на расстояния до нескольких световых лет. Эти объекты возникают, когда недавно образовавшиеся звезды (протозвезды) выбрасывают струи вещества (джеты), которые сталкиваются с близлежащими облаками газа и пыли на очень высоких скоростях, составляющих до нескольких сотен километров в секунду. В результате такого столкновения материя нагревается до высоких температур, а затем постепенно охлаждается и начинает излучать в видимом и инфракрасном диапазонах. Объекты Хербига-Аро обычно расположены в областях звездообразования, но иногда могут наблюдаться и возле одиночных звезд. Максимальный срок жизни этих объектов составляет всего несколько тысяч лет.

Объект Хербига-Аро 49/50 расположен в нашей галактике Млечный Путь в созвездии Хамелеона на расстоянии около 630 световых лет от Земли. Он входит в состав крупной области звездообразования «Комплекс в Хамелеоне» и находится в молекулярном облаке Хамелеон I, которое по своим условиям напоминает среду, где 4,6 миллиарда лет назад сформировалась Солнечная система. Считается, что НН 49/50 образовался, благодаря выбросам протозвезды Cedеrblad 110 IRS4 (CED 110 IRS4), расположенной на расстоянии 1,5 световых лет от объекта. Возраст этого молодого светила составляет от нескольких десятков тысяч до миллиона лет, и оно все еще продолжает активно набирать массу, поглощая вещество из протопланетного диска, и периодически выбрасывает джеты в окружающее пространство.

Объект НН 49/50 был впервые зафиксирован в 2006 году с помощью космического инфракрасного телескопа «Спитцер» и получил прозвище «Космический торнадо» из-за своей спиралевидной формы. Но полученное тогда изображение было размытым и не передавало всех деталей. В частности, было непонятно, что представляет собой светящийся объект, расположенный на кончике «торнадо». Эту и многие другие тайны НН 49/50 удалось раскрыть после того, как орбитальный космический телескоп «Джеймс Уэбб» получил набор изображений данного объекта с высоким разрешением, благодаря объединению снимков, выполненных с помощью инструментов NIRCam (ближний инфракрасный диапазон излучения) и MIRI (средний инфракрасный диапазон излучения). Оказалось, что таинственный объект является далекой спиральной галактикой, которая не имеет никакого отношения к «торнадо». Считается, что через некоторое время край НН 49/50 сместится и заслонит эту галактику, расположенную на заднем плане.

По изображениям, полученным телескопом «Джеймс Уэбб», можно определить, что в состав объекта НН 49/50 входят молекулы водорода (обозначены оранжевым цветом) и монооксида углерода (показаны красным цветом). Кроме того, эти изображения подтвердили предположения ученых о родительской протозвезде и позволили получить ответы на некоторые другие вопросы, связанные с происхождением и строением данного космического объекта.

С помощью полученных изображений ученые восстановили трехмерную структуру объекта Хербига-Аро 49/50 и создали красочную 3d-визуализацию, которая представлена в следующем видеоролике (источник видео: ESA).

Еще больше интересных статей и захватывающих видео вы сможете найти на нашем Дзен-канале: ГОРОД НАУКИ | Дзен,

а также на нашем сайте: Научно-популярный онлайн-журнал "Город науки".