Виявлено найбільшу органічну молекулу у космосі

Астрономи з Массачусетського технологічного інституту та Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики виявили у космосі найбільшу органічну молекулу, яку коли-небудь знаходили у міжзоряному просторі. Молекула ціанокоронену містить 24 атоми вуглецю у своїй основній структурі та була знайдена у беззоряному ядрі хмари TMC-1, що є частиною міжзоряної молекулярної хмари Тельця.

Відкриття було зроблено за допомогою радіотелескопа Green Bank Національного наукового фонду США в рамках проєкту GOTHAM, який спеціалізується на пошуку ароматичних молекул у космосі. Ціанокоронен належить до класу поліциклічних ароматичних вуглеводнів, які вважаються найпоширенішим типом органічних молекул у Всесвіті.

Доктор Габі Венцель, астроном з MIT та провідний автор дослідження, пояснила значення цього відкриття: «Кожне нове виявлення наближає нас до розуміння походження складної органічної хімії у Всесвіті — і можливо, походження будівельних блоків самого життя».

Процес виявлення молекули був складним та багатоетапним. Спочатку науковці синтезували ціанокоронен у лабораторних умовах та виміряли його унікальний мікрохвильовий спектр за допомогою передових спектроскопічних методів. Цей молекулярний відбиток став ключем для пошуку речовини у космічних даних.

Озброївшись цією інформацією, астрономи проаналізували дані з радіотелескопа Green Bank та виявили декілька чітких спектральних ліній ціанокоронену. Статистична значущість виявлення склала 17,3 сигма, що є надзвичайно високим показником за астрономічними стандартами та підтверджує достовірність відкриття.

Ціанокоронен є похідною коронену — молекули, яку часто описують як прототипний компактний поліциклічний ароматичний вуглеводень через її стабільність та унікальну структуру. До цього відкриття у космосі виявляли лише менші поліциклічні ароматичні вуглеводні, тому нове дослідження значно розширило відомі межі розмірів таких молекул.

Особливо цікавим виявився той факт, що кількість знайденого ціанокоронену виявилася подібною до концентрації менших поліциклічних ароматичних вуглеводнів, виявлених раніше. Це суперечить очікуванням, що більші молекули мають бути рідкіснішими у космосі, та вказує на те, що ще складніші ароматичні молекули можуть бути поширеними у космосі.

Дослідники зазначили: «Присутність таких стабільних, великих поліциклічних ароматичних вуглеводнів підтримує ідею, що ці молекули можуть бути основним резервуаром вуглецю, потенційно забезпечуючи нові планетні системи сировиною для життя».

Квантово-хімічний підхід дослідження показав, що ціанокоронен може ефективно утворюватися у холодних умовах космосу через реакції між короненом та радикалом CN. Енергетичні бар'єри цих реакцій настільки низькі, що не сповільнюють процес навіть за низьких температур.

Це означає, що хімія, яка створює складні органічні сполуки, може відбуватися ще до народження зірок. Такий висновок має фундаментальне значення для розуміння процесів формування органічних речовин у Всесвіті.

Відкриття ціанокоронену не лише додає новий розділ до історії космічної хімії, але й зміцнює гіпотезу про поліциклічні ароматичні вуглеводні — ідею про те, що ці молекули відповідальні за загадкові інфрачервоні емісійні смуги, які спостерігаються по всьому Всесвіту.

Дослідження також встановлює прямий зв'язок між хімією міжзоряних хмар, метеоритів та астероїдів, припускаючи, що органічні молекули, знайдені у нашій Сонячній системі, могли утворитися у подібних середовищах задовго до формування Сонця.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні вважаються ключовими гравцями у хімії, яка призводить до формування зірок та планет. Вони можуть зв'язувати значну частину вуглецю Всесвіту, роблячи їх критично важливими для розуміння космічної еволюції та потенційного розвитку життя.

Результати дослідження були представлені на 246-му літньому засіданні Американського астрономічного товариства, що відбулося 11 червня. Це відкриття відкриває нові можливості для вивчення складних органічних молекул у космосі та їхньої ролі у формуванні планетних систем.