Синтез предбиологической органики у гигантской протозвезды инициирован космическими лучами

Традиционно считалось, что мощное высокоэнергетическое излучение в межзвездном пространстве губительно для сложных органических соединений. Однако недавнее исследование международного коллектива ученых опровергло этот тезис: выяснилось, что в плотных ледяных оболочках, окружающих молодые светила, космические лучи выполняют прямо противоположную функцию. Наблюдения за массивной протозвездой Cepheus A HW2 наглядно показали, что радиационные потоки способны провоцировать активный синтез сложной органики и поддерживать зарождение пребиотических молекул даже в самых неблагоприятных условиях.

Для проверки этой гипотезы исследователи сосредоточились на протозвезде Cepheus A HW2, расположенной в 700 парсеках от Земли. Этот объект, превосходящий Солнце по массе в 12–24 раза и обладающий светимостью в десятки тысяч раз выше, был выбран неслучайно. Ключевая особенность этой космической «лаборатории» — наличие мощного ионизированного джета. Существовала научная догадка, что возникающие в джете ударные волны генерируют локальные потоки космических лучей.

В течение 2024–2025 годов международная группа экспертов, включающая представителей Института Нильса Бора, Обсерватории Онсала, Института Макса Планка и ряда американских университетов, провела высокоточное сканирование данного региона. Использование 20-метрового радиотелескопа в Швеции позволило зафиксировать слабое радиоизлучение молекул в диапазоне 3–7 мм и создать детальную химическую карту газового окружения протозвезды.

Вместо однородной структуры астрономы выявили два независимых газовых потока, движущихся с различными скоростями — 11 км/с и 5 км/с. Это позволило создать идеальные условия для эксперимента: область с высокой скоростью оказалась под прямым воздействием джета, в то время как второй поток послужил своего рода «контрольной группой».

Сравнительный анализ привел к фундаментальному открытию: в зоне с более высокой скоростью ионизация космическими лучами оказалась в десятки раз интенсивнее, чем в «фоновой» области, и заметно превышала галактические показатели. Именно здесь исследователи обнаружили значительное скопление сложных органических соединений — метанола, метилцианида, ацетальдегида, кетена и метилформиата. Эти вещества считаются важнейшими пребиотическими компонентами, служащими базой для последующего образования аминокислот.

Механизм этого процесса, подтвержденный компьютерным моделированием, оказался на удивление гармоничным. Излучение джета не уничтожает молекулы; напротив, космические лучи «раскалывают» ледяные структуры на частицах пыли, стимулируя химические реакции и высвобождая образовавшуюся органику в газообразную фазу, доступную для наблюдения земными приборами. В «контрольном» потоке, где уровень радиации оставался умеренным, содержание таких молекул было минимальным.

Для количественного анализа невидимых потоков радиации ученые использовали ионы простых газов в качестве своего рода микроскопических датчиков. Изучая их концентрацию и степень дейтерирования, исследователи смогли вычислить параметры среды с высокой точностью. Установлено, что температура в центре этого органического «резервуара» составляет около 33 Кельвинов, а общая масса газового облака достигает 133 масс Солнца.

Это исследование заполняет существенный пробел в нашем понимании эволюционных процессов Вселенной. Если ранее подобные механизмы наблюдались лишь в относительно спокойных регионах, подобных колыбели нашей Солнечной системы, то теперь стало ясно: даже в экстремальной среде вокруг гигантских звезд астрохимические процессы успешно обеспечивают синтез предбиологических соединений на ранних этапах жизни звездных систем.

Данные этой работы станут важным ориентиром для будущих исследований с применением мощнейших телескопов мира. Понимание роли локальных энергетических частиц в формировании сложной органики позволит ученым более точно оценивать потенциал обитаемости далеких миров и приблизиться к разгадке возникновения жизни во Вселенной.

Источник: iXBT