Космический телескоп Джеймса Уэбба сделал подробные изображения звезды позднего периода жизни, окруженной сложными структурами газа и пыли в туманности Tc 1, расположенной примерно в 10 000 световых годах от Земли. Наблюдения выявили наличие особых молекул углерода, известных как бакиболы, соединений, которые годами интриговали ученых из-за их редкого обнаружения в глубоком космосе. Собранные данные расширяют знания о том, как эти важные элементы ведут себя в экстремальных условиях Вселенной.
Звезда в центре туманности — чрезвычайно горячий белый карлик. Это то, что осталось от звезды, похожей на Солнце, но намного старше, которая выбросила свои внешние слои после того, как израсходовала все свое ядерное топливо. Этот белый карлик все еще излучает интенсивное излучение, которое освещает окружающий газ и создает яркие структуры, наблюдаемые Уэббом. Этот свет позволяет детально изучить химический состав региона.
Редкие молекулы идентифицированы в высоком разрешении
Баккиболы, по-научному называемые бакминстерфуллеренами, состоят исключительно из атомов углерода, организованных в замкнутую структуру. Такая конфигурация делает их чрезвычайно устойчивыми и по форме напоминающими футбольный мяч. Они принадлежат к более широкому классу соединений, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, которые считаются важными, поскольку могут быть связаны с химическими процессами, связанными с возникновением жизни во Вселенной.
Первое обнаружение фуллеренов в космосе произошло в 2010 году, также в туманности Tc 1, с помощью телескопа НАСА «Спитцер». Однако новые изображения Джеймса Уэбба демонстрируют гораздо больший уровень детализации. Ян Ками, исследователь из Западного университета в Канаде, подчеркнул, что этот регион демонстрирует неожиданные структуры и поднимает новые вопросы о том, как эти молекулы формируются и ведут себя в условиях высокой радиации. Уэбб может захватывать изображения с более высоким разрешением и идентифицировать более тонкие химические изменения, чем любой предыдущий инструмент.
Загадочное распределение внутри туманности
Такие ученые, как Морган Гиз, проанализировали, как фуллерены распределяются внутри туманности Tc 1. Они обнаружили, что эти молекулы, по-видимому, образуют организованный слой вокруг белого карлика, как если бы они имели более крупную сферическую форму. Эта неожиданная конфигурация до сих пор не имеет однозначного объяснения. Исследователи отмечают, что даже неясно, почему присутствие этих соединений так распространено в одних космических средах и редко — в других.
Эти молекулы не просто появляются в звездах на последних стадиях их жизни. Они также были обнаружены в:
- Молодые звезды в процессе становления
- Плотные межзвездные облака
- Регионы звездорождения
- Метеориты, достигшие Земли
Однако характер распределения остается одной из величайших загадок современной астрономии.
Физическое поведение бросает вызов научным моделям
Еще один интересный момент заключается в том, как эти молекулы излучают инфракрасный свет. Современные теоретические модели не могут полностью объяснить поведение, наблюдаемое Уэббом. Это указывает на то, что задействованные физические процессы могут быть более сложными, чем предполагалось ранее. Ученые признают необходимость новых теоретических и экспериментальных исследований для корректировки прогнозов и понимания физики, лежащей в основе этих выбросов.
«Джеймс Уэбб» представляет собой значительный шаг вперед по сравнению со «Спитцером», закрытым в 2020 году. Благодаря большему зеркалу и гораздо более чувствительным инструментам JWST способен захватывать изображения с большим инфракрасным разрешением. Это позволяет с никогда ранее не достигнутой точностью изучать области присутствия сложных молекул в межгалактическом пространстве.
Следующие шаги в освоении космоса
Ученые вместе с Джеймсом Уэббом планируют новые наблюдения для изучения других планетарных туманностей, подобных Tc 1. Основная цель — понять, как излучение центральной звезды влияет на химию окружающей среды. Исследователи также хотят разгадать, как эти процессы влияют на эволюцию молекул в космическом времени, помогая понять, как элементы, необходимые для жизни, распространяются по Вселенной. В исследовательскую группу входят Саймон Ван Шуйленберг, Элс Петерс, Ян Ками, Морган Гизе, Чарми Бхатт и Дрис Ван Де Путте, которые внесли свой вклад в это чрезвычайно важное исследование.