Органика в планетных системах «доставалась по наследству»

В нашей Галактике наблюдают сотни примеров того, как более 4,5 миллиарда лет назад начиналась история Солнечной системы: молодые звезды, окруженные широкими плоскими скоплениями газа и пыли — протопланетными дисками. В них рождаются будущие миры.

Их с интересом рассматривают не только для общего понимания эволюции звезд и планет, но и для выяснения вопроса, который становится все более острым по мере исследования Вселенной: на каком этапе в космосе должны возникать условия, которые привели к полученному на Земле результату — появлению жизни.

Это тем более любопытно, что в некоторых протопланетных системах, по данным наблюдений, уже содержится органика. Одну из таких систем недавно рассмотрела международная команда астрономов. Полученными данными они поделились в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org.

Речь идет о молодой системе HD 10-04-53 в 340 световых годах от нас, в созвездии Центавра. Там расположена звезда, которая по массе в 1,5 с лишним раза превосходит Солнце и в целом похожа на Сириус А или, например, Фомальгаут. Это светило еще не «загорелось»: в нем пока не запустился термоядерный синтез. Он начнется, когда звезда для этого достаточно сильно сожмется под действием собственной гравитации. По оценкам, ей пока всего 10 миллионов лет.

Звезду обрамляют целых два кольца протопланетного вещества, разделенные большим промежутком. Внешнее кольцо начинается примерно на том расстоянии, где в Солнечной системе находится Уран, и простирается примерно до пределов орбиты Плутона, даже немного дальше. При этом у звезды еще есть компаньон, который своей гравитацией воздействует на кольцо и придает ему спиральную структуру наподобие галактической. Есть подозрение, что пустота во внутренней части системы говорит о возможном существовании там уже сформированных планет, но пока ни одной не обнаружили.

Как пишут исследователи, анализ отражаемого этим протопланетным диском света показал, что в нем содержатся в том числе метанол (CH₃OH), метилформиат (CH₃OCHO) и метилцианид (CH₃CN). Удалось определить даже изотопный состав этих молекул, то есть отличить разновидности атомов одного и того же элемента. К примеру, обыкновенный атом водорода и его «утяжеленную» дополнительным нейтроном версию — дейтерий, или распространенный на Земле углерод-12 и более редкий для нашей планеты углерод-13. Эти отличия имеют значение, потому что могут подсказать происхождение вещества.

В данном случае в органических молекулах оказалось необычно много дейтерия и углерода-13. Ученые сомневаются, что эти соединения образовались уже в протопланетном диске: такое вещество накапливается при экстремально низких температурах, мене минус 253 градусов по Цельсию, а в околозвездной системе все же теплее.

Обратило на себя внимание и соотношение самих молекул: доля метилформиата составила лишь два процента от количества метанола. В других молодых системах его примерно в 10 раз больше. Ученые объяснили, что при нагреве метанол преобразуется в метилформиат, и поэтому при возникновении уже в протопланетном диске долго там не сохраняется. Вероятно, он был в системе изначально — попал в нее уже «законсервированным» во льдах. Все это приводит к выводу, что органика в системе HD 10-04-53 образовалась еще до нее самой в молекулярном облаке — «звездной колыбели».