Телескопы показали следы звездных колыбелей в туманности Ориона

Международная группа астрохимиков проверила воспроизводимость результатов, полученных с помощью крупнейшего радиотелескопа ALMA. Ученые сравнили карты распределения молекул метанола в знаменитой туманности Ориона KL (Туманность Клейнмана-Лоу), составленные на основе данных наблюдений в 2017 и 2024 годах.

Как образуются звезды

Туманность Ориона KL — одна из ближайших к Земле областей активного звездообразования, расположенная на расстоянии около 1300 световых лет. Внутри этого газопылевого облака рождаются массивные светила, по массе во много раз превосходящие наше Солнце. Именно здесь, в условиях сильного холода (начальная температура около –263 °С) и чрезвычайно разреженной среды, происходят фундаментальные химические реакции, превращающие простейшие молекулы в сложные органические соединения.

Чтобы заглянуть в эти межзвездные лаборатории, ученые используют радиотелескопы. Молекулы в космосе вращаются, излучая радиоволны на точно определенных частотах — своего рода молекулярный отпечаток пальца. По совокупности таких сигналов (спектра) можно определить, какие вещества присутствуют в облаке, в каком количестве и при какой температуре. Однако, чтобы увидеть детали в масштабе менее 300 астрономических единиц (расстояние от Земли до Солнца), обычных телескопов недостаточно. Для этого был создан интерферометр ALMA — решетка из 66 антенн, расположенная в чилийских Андах на высоте около 5000 метров.

Что хотели знать астрохимики

Исследователи сосредоточились на двух разновидностях метанола (CH₃OH), молекулы, которая играет ключевую роль в межзвездной химии. Ранее, используя данные наблюдений 5-го цикла ALMA (2017 г.), астрохимики составили подробные карты плотности ядра и температуры вращения для изотопологов 13CH₃OH и CH₃OD в туманности Ориона KL. Эти карты выявили любопытную аномалию: в некоторых частях туманности содержание дейтерированного метанола (CH₃OD) было выше, чем можно было объяснить местной температурой. Ученые предположили, что это может указывать на наличие молодой звезды, скрытой от наблюдений.

Команда под руководством Оливии Уилкинс из Дикинсон-Колледжа (США) решила проверить, насколько воспроизводимы результаты, полученные этим методом. Астрохимики сравнили карты, основанные на данных 5-го цикла ALMA, с новыми картами, созданными на основе наблюдений 9-го цикла (2024 г.). Для анализа использовались различные вращательные переходы молекул, что позволило независимо проверить методику попиксельного спектрального моделирования.

Карты плотности ядра и температуры для 13CH₃OH показали полную согласованность между двумя сериями наблюдений с пиковой плотностью около 1,2×10¹⁷ молекул на квадратный сантиметр. Что касается CH₃OD, то здесь наблюдалось небольшое расхождение: данные 9-го цикла дали плотность пика примерно в пять раз меньшую, чем в 5-м цикле. Однако, как объясняют авторы, это различие связано не с ошибками в методе, а с усовершенствованием процедуры вычитания фонового шума и более строгим подбором используемых спектральных линий.

При этом тенденции распределения обеих форм метанола - соотношение их концентраций в разных частях туманности - полностью совпали в обоих наборах данных. Это означает, что метод попиксельного картирования дает последовательные, воспроизводимые результаты даже при использовании разных циклов наблюдения и разных вращательных переходов.

«Работа по воспроизведению результатов может показаться менее захватывающей, чем открытие, но это основа научного метода», — отмечается в исследовании. «По мере совершенствования таких технологий, как радиотелескопы, астрохимики смогут делать новые открытия, бросать вызов существующим наблюдениям и изучать эти далекие регионы с беспрецедентной детализацией».