Научная группа специалистов Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) с коллегами из Москвы и Урумчи (Китай) впервые создала детальные карты льдов в оболочках формирующихся звезд. Для этого исследователи изучили самые молодые и активные объекты в туманности Ориона. Полученные данные показали, как происходит эволюция состава звезд и помогут предсказать, какой химический состав может быть у планет, формирующихся в подобных системах.
Мы использовали данные телескопа Джэймс Уэбб, который обладает чувствительностью, более чем в 100 раз превышающей возможности предыдущих телескопов, и примерно в 10 раз лучшим угловым разрешением, — рассказывает сотрудник лаборатории астрохимии УрФУ Игорь Петрашкевич.
Спектры с телескопа сопоставили с лабораторными спектрами — аналогами космических льдов, полученных на установке ISEAge УрФУ. Сравнение помогло с высокой точностью идентифицировать химический состав льда даже в крайне сложных случаях.
Это позволило нам впервые увидеть пространственное распределение льдов вокруг молодых звезд и построить попиксельные карты поглощения для ключевых компонентов космического льда, включая воду, углекислый газ, угарный газ, цианат-ион, ион аммония и формальдегид. В итоге пространственное разрешение карт позволило разглядеть структуру внутренних протозвездных оболочек. Для нас это как переход от разрозненных точек на карте к детальному плану местности, — добавляет Игорь Петрашкевич.
Протозвезда — это звезда на ранней стадии формирования, которая образуется при сжатии газопылевого облака под действием гравитации. В ней еще не идут термоядерные реакции, но она уже выделяет энергию за счет гравитационного сжатия. Ее оболочка — газопылевое облако — состоит из вещества межзвездного облака, окружает формирующуюся протозвезду и питает ее массу за счет аккреции.
Ученые исследовали шесть протозвезд класса 0 (HOPS-56, HOPS-60, HOPS-73, HOPS-91, HOPS-96 и HOPS-108) в молекулярном облаке Орион А. Это самые молодые и активные объекты звездообразования, окруженные плотными пылевыми оболочками. Анализ карт показал, что лед формируется в основном на дозвездной стадии и эволюционирует вместе с протозвездой, формируя фундамент для химического состава планетарных систем. При этом состав льда оказался неоднородным.
Одним из ключевых результатов стало обнаружение значительной вариаций химического состава льдов, отражающих внутреннюю структуру оболочки и влияние энергетических процессов. Наиболее ярко это проявилось у протозвезды HOPS-60, где мы зафиксировали четкие следы нагрева. В этом объекте содержание угарного газа относительно воды оказалось заметно ниже, чем у других протозвезд, что может свидетельствовать о его сублимации под действием тепла, — добавляет Игорь Петрашкевич.
Ученые сравнили содержание различных молекул в оболочках и обнаружили, что протозвезды можно разделить на две группы по относительной распространенности льдов. Это может указывать на различия в эволюционном возрасте протозвезд или условиях в оболочках (температуре и плотности).
Мы не просто составили карты. Мы смогли проследить за химическими изменениями, происходящими в процессе эволюции протозвезды. Например, снижение содержания угарного газа вблизи центрального источника говорит о том, что лед нагревается и молекулы улетучиваются с пылинок. Это ключевой механизм, который обогащает газ в формирующейся планетной системе сложными молекулами, потенциально важными для зарождения жизни. Наша работа — важный шаг к пониманию того, как "строительные блоки" планет распределены в пространстве. В перспективе наши результаты помогут уточнить модели химической эволюции и предсказать, какой химический состав может быть у планет, формирующихся в подобных системах, — объясняет суть работы заведующий лабораторией астрохимии УрФУ Антон Васюнин.
Справка
Молекулярное облако Орион А — это одна из ближайших к Земле и наиболее изученных «звездных колыбелей», гигантская область активного звездообразования, расположенная на расстоянии около 1350 световых лет от нас. Входит в комплекс молекулярных облаков Ориона и является идеальной естественной «лабораторией» для изучения того, как рождаются звезды, включая звезды, подобные нашему Солнцу. Исследование процессов в Орионе А поможет ученым ответить на вопросы, как звезды разных масс рождаются из единого облака газа, как именно и как быстро происходит этот процесс, как молодые звезды влияют на облако и др.
Летучие вещества, такие как вода, оксид углерода, метан и другие необходимы для возникновения жизни. Такие летучие молекулы, а также полулетучие соли являются основными компонентами межзвездных льдов. На планетах, включая Землю, такие летучие вещества образовались в молекулярных облаках до формирования звезд и планет и хранились в основном в виде льдов в до- и протозвездных системах. Поэтому изучение химического состава на разных стадиях звездообразования важно для понимания химической эволюции звезд и планетных систем.
Описание результатов ученые опубликовали в The Astrophysical Journal. Работу поддержало Минобрнауки России (госзадание FEUZ-2025-0003).
Источник: Минобрнауки России
