В протопланетном диске впервые обнаружена простейшая органика

При помощи обсерватории ALMA в чилийской пустыне Атакама международная команда исследователей обнаружила в околозвездном диске системы TW Гидры муравьиную кислоту. Это первое открытие простейшей карбоновой кислоты в протопланетном диске. Об открытии было сообщено в докладе, опубликованном ранее в этом месяца в базе препринтов arXiv.org.

Расположенная примерно в 194 световых годах от Земли в созвездии Гидры, TW Гидры – это звезда типа Т Тельца возрастом менее 10 миллионов лет с массой равной примерно 0,7 солнечных. Предполагается, что вокруг звезды обращается ледяная планета-гигант на расстоянии примерно в 22 а.е. от нее.

TW Гидры известна своим околозвездным диском, обогащенным газом, составляющим примерно 0,006 масс Солнца. В диске отчетливо различаются кольца и промежутки в газе и пыли, что может указывать на активное формирование планет. Изучение дисков, подобных этому, может предоставить важную информацию о процессах планетарного образования. Астрономам критически важно разобраться, синтезируются ли в протопланетных дисках молекулы – и если да, то какие именно, – и может ли химический состав этих структур сформировать свойства зарождающейся планетной системы.

Сосредоточившись на этом, команда астрономов под руководством Сесиль Фавр из Обсерватории Арчетри в середине 2016 года наблюдала за TW Гидры с помощью ALMA, сосредоточившись на обнаружении муравьиной кислоты (HCOOH). Это простейшая карбоновая кислота и ключевая органическая молекула, а карбоксильная группа является одной из главных функциональных групп аминокислот.  Наблюдательная кампания привела к открытию линии HCOOH в 129 ГГц с соотношением сигнал / шум около 4,0.

«Мы сообщаем о первом обнаружении HCOOH с помощью ALMA, направленной на протопланетный диск, окружающий ближайшую молодую звезду солнечного типа TW Гидры», – написали ученые в докладе.

Согласно исследованию, предполагается, что выделение муравьиной кислоты в TW Гидры достигает пиковых значений на расстояниях больше 200 а.е. Ученые добавили, что несмотря на то, что низкое разрешение наблюдений не позволило получить более точные данные о месте в диске, где выделяется кислота, в целом считается, что все органические кислородосодержащие молекулы выделяются в пределах одного региона.

Ранее в направлении TW Гидры был также обнаружен метанол (CH3OH), считающийся начальной молекулой, из которой синтезируется более сложная органика. Учитывая этот факт, ученые рассчитали долю муравьиной кислоты по отношению к метанолу. Они обнаружили, что она не превышает 1,0 – примерно на один порядок величины выше, чем у комет.

Примечательно, что исследование, проведенное командой Фавр, стало первым случаем обнаружения в протопланетном диске органической молекулы, содержащей два атома кислорода. Согласно авторам доклада, это доказывает, что органическая химия активна даже в труднодоступных для наблюдения дисках.