Звездный свет оказался ключом к формированию основы жизни

Основа жизни – атомы углерода, связанные с атомами водорода, кислорода и другими элементами. Благодаря космической обсерватории «Гершель» Европейского космического агентства ученые обнаружили, что ультрафиолетовый свет от звезд играет ключевую роль в создании этих молекул.

Ученые изучили химический состав углерода в туманности Ориона – ближайшей к Земле области звездообразования. Они сопоставили размер, температуру и движения углерод-водородной молекулы (СН), углерод-водородного положительного иона (катиона CH+) и их родителя – углеродного иона (C+). Ион – это атом или молекула с дисбалансом протонов и электронов, приводящим к результирующему заряду. Таким образом, ученые пришли к выводу, что звездный свет приводит к образованию элементов-предшественников химических веществ, необходимых для формирования жизни.

Данные «Гершеля» показывают, что CH+ молекулы чаще создаются под воздействием ультрафиолетового излучения молодых звезд в туманности Ориона, чем под влиянием Солнца, поскольку они теплее, массивнее и излучают намного больше ультрафиолета. Когда молекула поглощает фотон света он приходит в возбужденное состояние и имеет больше энергии для реакции с другими частицами. В частности, молекула водорода при соединении с ультрафиолетовым фотоном вибрирует и быстро вращается.

Давно известно, что туманность Ориона имеет много водорода. Когда ультрафиолетовый свет от большой звезды нагревает окружающие молекулы водорода, это создает благоприятные условия для формирования углеводородов. Межзвездный водород становится теплее, ионы углерода, которые изначально формируются в звездах, начинают реагировать с молекулярным водородом, и это приводит к образованию СН+. Затем СН+ захватывает электрон и образуется нейтральная молекула СН.

«Это начало всей химической цепочки углерода. Если вы хотите сформировать что-то более сложное, необходимо сперва пройти этот путь», – поясняют ученые.

Исследователи объединили данные «Гершеля» с моделями молекулярного формирования и обнаружили, что ультрафиолетовый свет является лучшим объяснением того, как формируются углеводороды в туманности Ориона. Полученные результаты имеют значения для формирования базовых углеводородов и в других галактиках. Известны галактики, в которых ультрафиолетовое излучение доминирует над теплом и химия также, как и в случае с Орионом, может играть там ключевую роль в создании фундаментальных молекул углеводорода.

«До сих пор остается загадкой, как молекулы приходят в возбужденное состояние в ядрах галактик. Наше исследование – ключ к том, как ультрафиолетовое излучение от массивных звезд может быть движущей силой этого процесса», – говорят исследователи.