Космическая фабрика жизни: «Джеймс Уэбб» обнаружил залежи органических молекул в сердце далёкой галактики

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) астрономы обнаружили целое богатство молекул, способных служить первичными «кирпичиками» жизни, в яркой и относительно близкой галактике. Это открытие может углубить наше понимание того, как сложные углеродные молекулы формируются в одних из самых экстремальных регионов Вселенной.

Исследовательская группа использовала инструменты JWST — ближний инфракрасный спектрограф (NIRSpec) и средне-инфракрасный прибор (MIRI) — для изучения галактики IRAS 07251–0248. Это ультраяркая инфракрасная галактика, чьё плотное центральное ядро скрыто огромными количествами пыли и газа. Этот материал поглощает большинство длин волн света, кроме инфракрасного. Поскольку JWST наблюдает за космосом именно в инфракрасном диапазоне, он стал идеальным инструментом для проникновения в сердце галактики — и то, что он там обнаружил, удивило учёных.

«Мы обнаружили неожиданную химическую сложность с концентрациями, значительно превышающими предсказания текущих теоретических моделей, — заявил в своём обращении руководитель группы Исмаэль Гарсия Бернете, исследователь из Центра астробиологии (CAB). — Это указывает на то, что в этих галактических ядрах должен существовать постоянный источник углерода, питающий эту богатую химическую сеть».

Используя данные MIRI и NIRSpec, команда смогла определить количество и температуру химических веществ в газе, пыли и льдах галактики IRAS 07251–0248. Был обнаружен ошеломляюще богатый набор небольших органических молекул, включая бензол, метан, ацетилен, диацетилен, триацетилен и высокореактивный метильный радикал, который ранее никогда не обнаруживался за пределами Млечного Пути. Исследование также выявило наличие твёрдых частиц, включая зёрна углеродного материала и водяной лёд.

Эти молекулы могут служить строительными блоками для более сложных органических молекул, жизненно важных для возникновения и поддержания жизни.

«Хотя малые органические молекулы не встречаются в живых клетках, они могут играть жизненно важную роль в пребиотической химии, представляя собой важный шаг к образованию аминокислот и нуклеотидов», — отметила член команды Димитра Ригопулу из Оксфордского университета.

Химические процессы, наблюдаемые Ригопулу и её коллегами, нельзя объяснить лишь экстремальными температурами и турбулентным перемешиванием газа. Команда предполагает, что бомбардировка высокоэнергетическими частицами — космическими лучами — могла разрушать более крупные молекулы, такие как богатые углеродом пылевые зёрна, высвобождая малые органические молекулы.

Полученные данные позволяют предположить, что сильно затемнённые ядра галактик, подобные IRAS 07251–0248, могут действовать как своеобразные конвейеры по производству органических молекул, тем самым химически обогащая свои звёздные системы.

Результаты работы команды, опубликованные в пятницу, 6 февраля, в журнале Nature, могут заложить дорожную карту для дальнейшего исследования формирования и эволюции органических молекул в космосе, а также демонстрируют мощь телескопа JWST для изучения областей космоса, до сих пор скрытых от нашего взора.

Значение открытия и будущие исследования

Открытие столь богатого и разнообразного органического «бульона» в активном галактическом ядре — это не просто демонстрация возможностей нового телескопа. Оно принципиально меняет наши представления о том, где во Вселенной могут возникать сложные химические соединения — предшественники жизни. Раньше считалось, что оптимальными «инкубаторами» для пребиотической химии являются спокойные области молекулярных облаков в «спящих» галактиках, подобных Млечному Пути. Теперь же выясняется, что даже в самых экстремальных условиях — рядом со сверхмассивными чёрными дырами, в турбулентных потоках разогретого газа и под интенсивной бомбардировкой космических лучей — природа способна создавать базовый органический конструктор.

Это открывает два важнейших направления для будущих исследований:

1. Поиск органики в ранней Вселенной. Если такой процесс возможен в относительно близкой галактике, то, вероятно, он мог происходить и в первые миллиарды лет после Большого взрыва, когда активность галактических ядер была гораздо выше. JWST может искать подобные химические сигнатуры в высокоскоростных галактиках эпохи реионизации, чтобы понять, насколько рано во Вселенной появились «кирпичики жизни».

2. Изучение механизмов «засевания». Как эти молекулы, созданные в экстремальных ядрах, могут распространяться по галактике? Возможно, мощные галактические ветра и струи (джеты) от чёрных дыр выносят органическое вещество в межзвёздную среду, где оно может позже войти в состав протопланетных дисков и, в конечном итоге, планет. Это превращает активные галактические ядра из «уничтожителей» планетных систем (из-за жёсткого излучения) в потенциальных «сеятелей» жизни.

Таким образом, IRAS 07251–0248 становится новым типом природной лаборатории, показывающей нам альтернативный, более быстрый и бурный путь к химической сложности. Это укрепляет предположение, что строительные блоки жизни могут быть не редкой аномалией, а почти неизбежным продуктом галактической эволюции, возникающим в самых разных условиях задолго до образования пригодных для жизни планет. Задача следующего поколения телескопов — проследить полный путь этих молекул от пыльного галактического сердца до поверхности далёких миров.