Астрономы озадачены: на окраине нашей галактики обнаружен фосфор

Фосфор — один из важнейших элементов для жизни на Земле. Он входит в состав ДНК, РНК, АТФ и других биомолекул, которые обеспечивают хранение, передачу и использование генетической информации и энергии в клетках. Без фосфора невозможно существование живых организмов, какими мы их знаем.


Группа астрономов из Университета Аризоны сделала неожиданное открытие, которое может перевернуть наши представления о происхождении и распространении фосфора в Млечном Пути. Они обнаружили этот элемент в газовом облаке WB89-621, которое находится на окраине нашей галактики, на расстоянии около 73 тысяч световых лет от центра. Это первый случай, когда фосфор был зарегистрирован в таком удаленном регионе, где, по идее, не должно быть никаких источников этого элемента.

Для обнаружения фосфора в газовом облаке WB89-621 ученые использовали молекулярные спектры. Они были получены с помощью 12-метрового телескопа ARO и 30-метрового телескопа IRAM, расположенных на островах Китт-Пик, штат Аризона, и Пико-Велета, Испания, соответственно. Наблюдения на 12-метровом телескопе ARO проводились с помощью двухполяризационного приемника с разделяющими боковые полосы смесителями.

Астрономы измерили вращательный спектр облака, то есть электромагнитное излучение, которое возникает при переходе молекул из одного вращательного состояния в другое. В спектре облака они обнаружили характерные линии, которые соответствуют молекуле PH3 — фосфину, или фосфорной кислоте. подробный отчет об исследовании представлен в журнале Nature.

Фосфин — простейшая молекула, содержащая фосфор и водород. Она очень нестабильна и легко разлагается на более сложные соединения. Поэтому ее наличие в газовом облаке свидетельствует о том, что фосфор постоянно образуется в этом регионе из какого-то другого источника. Согласно современным теориям, фосфор в нашей галактике образуется в звездах, где атомы кремния захватывают нейтроны и превращаются в атомы фосфора. Этот процесс называется звездным нуклеосинтезом и является ответственным за производство большинства элементов, тяжелее водорода и гелия. Затем он выбрасывается в межзвездное пространство при взрывах сверхновых.

Однако этот механизм не может объяснить присутствие фосфора в газовом облаке WB89-621, поскольку в этом регионе нет сверхновых. Кроме того, фосфор, который производится в звездах, обычно связывается с кислородом, образуя молекулу PO — оксифосфид. А в облаке WB89-621 был обнаружен фосфин, который содержит только фосфор и водород.

Поэтому ученые предполагают, что существует другой, пока неизвестный источник фосфора, который работает во внешних регионах Млечного Пути. Они рассматривают несколько возможных гипотез.

В их числе:

• Фосфор может поступать в нашу галактику из других галактик или галактических облаков, таких как Большое и Малое Магеллановы Облака. Однако это кажется маловероятным, поскольку такие источники обычно содержат мало металлов, необходимых для производства фосфора.
  
• Элемент способен образовываться в областях, где рождаются новые звезды, из-за взаимодействия космических лучей с пылью и газом. Однако это тоже не очень убедительно, поскольку в газовом облаке WB89-621 не наблюдается активного звездообразования.
  
• И, наконец, фосфор может появляться в результате разрушения планет или астероидов, которые содержат его в своем составе. Это может происходить в результате столкновений, гравитационных возмущений или воздействия звездного ветра. Эта гипотеза кажется наиболее правдоподобной, поскольку в газовом облаке WB89-621 были обнаружены следы других элементов, таких как железо, никель и кремний, которые также могут быть связаны с планетарными телами.
  

Открытие фосфора на задворках Млечного Пути имеет большое значение для понимания происхождения и эволюции жизни во Вселенной. Фосфор является одним из ключевых элементов для построения сложных биомолекул, которые необходимы для функционирования живых систем. Поэтому его наличие или отсутствие может определять потенциал обитаемости различных астрономических объектов.