Астрономы обнаружили бензол на планете

Международная группа астрономов, в которую входят несколько голландских исследователей, впервые наблюдала молекулу бензола (C6H6) в диске, образующем планету вокруг молодой звезды.

Помимо бензола, они обнаружили множество других, более мелких соединений углерода и несколько молекул, богатых кислородом. Наблюдения показывают, что, как и наша Земля, скалистые планеты, формирующиеся в этом диске, содержат относительно мало углерода. Ученые публикуют свои выводы в четверг вечером в журнале Nature Astronomy.

Исследователи изучили молодую маленькую звезду J160532 (одна десятая массы нашего Солнца), находящуюся примерно в 500 световых годах от нас в направлении созвездия Скорпиона. Вокруг таких маленьких молодых звезд образуется множество каменистых планет, похожих на Землю, в дисках из газа и пыли. До сих пор было сложно изучать молекулы в теплой внутренней части этих дисков, где формируется большинство планет, из-за ограниченной чувствительности и спектрального разрешения предыдущих обсерваторий.

Для своего исследования ученые использовали данные спектрометра MIRI на борту космического телескопа Джеймса Уэбба. MIRI может видеть сквозь пылевые облака и особенно хорошо подходит для измерения горячего газа во внутренних дисках. Основная оптика спектрометра MIRI была спроектирована и изготовлена ​​Нидерландской исследовательской школой астрономии (NOVA).

«Это именно тот вид науки, для которого был разработан спектрометр MIRI», — говорит Эвин ван Дишок (Лейденский университет), которая с самого начала участвовала в создании Уэбба и прибора MIRI. «Спектры содержат множество данных, которые говорят нам кое-что о химическом и физическом составе дисков, формирующих планеты».

Много углекислого газа, мало кислорода

Помимо первого наблюдения бензола в диске, образующем планету, исследователи также впервые увидели углеводород диацетилен (C4H2) и необычно большое количество газообразного ацетилена (C2H2), очень реакционноспособного углеводорода. Поразительно, но в этом диске очень мало воды и углекислого газа. Однако эти богатые кислородом соединения часто встречаются и в других пылевых дисках. Идентификация этих молекул потребовала тесного сотрудничества с химиками, которые измеряют спектры (химические отпечатки пальцев) в лаборатории.

Исследователи подозревают, что бензол и (ди-)ацетилен высвобождаются в диске после разрушения богатых углеродом пылевых частиц активной молодой звездой. Остающиеся пылинки будут содержать силикаты с относительно небольшим содержанием углерода. На более позднем этапе зерна с низким содержанием углерода слипаются в более крупные куски. В конечном итоге они становятся каменистыми планетами, такими как Земля. Этот сценарий может объяснить, почему наша Земля так бедна углеродом.

Осталось пятьдесят дисков

Тем временем исследователи обрабатывают данные более чем 30 других пылевых дисков вокруг молодых звезд, и в этом году ожидаются данные еще по 20 дискам. Ожидается, что при этом они откроют другие молекулы и получат больше знаний о формировании планет вокруг звезд, от самых маленьких до тех, которые в 2-3 раза массивнее нашего Солнца.

Ведущий автор исследования Бенуа Табоне (ныне научный сотрудник CNRS в Университете Париж-Сакле во Франции и ранее являвшемся филиалом Лейденского университета) заключает: «Эта работа представляет собой лишь первый взгляд на физические и химические условия, в которых находятся земоподобные планеты, такие как наша Земля. сформировался». Соавтор Адитья Арабхави, аспирант Гронингенского университета, добавляет: «Будет обнаружено гораздо больше молекул либо в диске J160532, либо в других дисках. Уэбб — это «игровая площадка» не только для астрономов, но и для экспертов в области молекулярной физики».

MINDS (обследование среднего инфракрасного диска MIRI)

Опрос проводился в рамках программы JWST Guaranteed Time Observation (GTO) MINDS. Программу возглавляет Инга Камп (Университет Гронингена). Астрономы из Гронингена, Лейдена и Неймегена принимают активное участие.

Научная бумага

Богатый углеводородный химический состав и высокое соотношение C и O во внутреннем диске вокруг звезды очень малой массы. Автор: Б. Табоне и др. В: Nature Astronomy, 11 мая 2023 г. (открытый доступ))