Новое исследование, проведенное при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб», выявило необычайно высокую концентрацию малых органических молекул в глубине плотно скрытого ядра близкой к нам галактики. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, проливает свет на поведение углерода и сложных органических соединений в одних из самых суровых условий во Вселенной.
В центре внимания ученых оказалась сверхъяркая инфракрасная галактика IRAS 07251-0248, центральная область которой погребена под толстыми слоями газа и пыли. Этот плотный покров блокирует большую часть излучения от сверхмассивной черной дыры в ее центре, делая регион практически невидимым для традиционных телескопов. Однако инфракрасный свет способен проникать сквозь пыль, что позволило астрономам изучить химические процессы, происходящие внутри этого скрытого галактического ядра.
Для исследования команда использовала спектроскопические данные «Уэбба», охватывающие широкий диапазон длин волн. Объединив измерения приборов NIRSpec и MIRI, ученые смогли обнаружить химические «отпечатки» молекул как в газообразном состоянии, так и в виде замороженных льдов и пылинок. Эта информация позволила с высокой точностью измерить количество и температуру множества различных химических соединений в ядре галактики.
Анализ данных показал удивительно разнообразный набор малых органических молекул. Среди них были обнаружены бензол, метан, ацетилен и его более сложные формы. Исследователи также впервые за пределами Млечного Пути зафиксировали метильный радикал – крайне нестабильное, но химически активное соединение. Помимо газообразных веществ, команда нашла большое количество твердых материалов, включая богатые углеродом пылинки и водяной лед.
«Мы обнаружили неожиданную химическую сложность, причем в количествах, намного превышающих предсказания существующих теоретических моделей, – объясняет ведущий автор исследования доктор Исмаэль Гарсия-Бернете. – Это указывает на то, что в этих галактических ядрах должен существовать непрерывный источник углерода, подпитывающий эту богатую химическую сеть». Хотя сами по себе эти малые органические молекулы не являются компонентами живых клеток, они могут представлять собой ранние этапы в цепочке реакций, которые в конечном итоге приводят к образованию аминокислот и нуклеотидов – строительных блоков жизни.
Используя аналитические методы и теоретические модели, разработанные в Оксфордском университете, исследователи пришли к выводу, что одни лишь высокие температуры и турбулентность газа не могут объяснить наблюдаемое химическое богатство. Вместо этого все указывает на ключевую роль космических лучей. По-видимому, эти высокоэнергетические частицы разрушают более крупные полициклические ароматические углеводороды и богатые углеродом пылинки, высвобождая в окружающий газ более мелкие органические молекулы.
Результаты открывают новые возможности для изучения того, как органические молекулы формируются и преобразуются в экстремальных космических условиях. Они также подчеркивают уникальную способность телескопа «Джеймс Уэбб» заглядывать в те уголки Вселенной, которые ранее были полностью скрыты от нашего взгляда, и показывают, что глубоко скрытые ядра галактик могут функционировать как крупномасштабные химические фабрики, влияя на химическую эволюцию галактик.
