Как известно, наша Вселенная расширяется с постоянно возрастающей скоростью. Примерно с такой же увеличивается растет и количество новых данных о ней, которые проливают свет на ряд неясностей, но чаще задают ученым еще больше загадок.

В недрах космоса на расстоянии около 6500 световых лет от Земли существует гигантское облако спирта. Оно находится в области, известной как W3(OH). В облаке в основном ядовитый метанол, не пригодный для питья, но присутствует там также некоторое количество этилового спирта (питьевой).

Может показаться необычным, что по космосу «разгуливают» алкогольные облака, однако ученые объясняют, что в космическом пространстве происходит множество сложных химических реакций между молекулярными облаками и пылью, а значит, могут появляться различные химические соединения. Молекула спирта относительно проста, она образована из достаточно распространенных элементов (водорода, углерода, кислорода), поэтому неудивительно, что в космосе существует такое его количество.

Считается также, что добавление небольшого количества энергии в смесь из множества подобных простых молекул может привести к вынужденному излучению света, известному как астрофизический мазер.

Наш звёздный дом Галактика состоит в основном из звёзд (примерно 90% по массе). Остальное – это межзвёздные газ и пыль. Газопылевая среда не однородна. В ней наблюдается множество разнообразных облаков. Есть, в частности, компактные и очень плотные облака, плотность которых в десятки и сотни тысяч раз больше средней плотности газа в Галактике. Излучение звёзд не проникает в эти облака, и их недра очень холодные, типичная температура – минус 260 градусов Цельсия. В таких условиях из атомов газа образуются молекулы, от простых (например, двухатомные молекулы СО – окиси углерода) до весьма сложных, состоящих из десятка и более атомов. Поэтому такие облака называются молекулярными.

Наблюдается почти полторы сотни различных молекул, в том числе много органических. Этот факт имеет отношение к проблеме происхождения жизни, но вопрос о другом. Во многих облаках, помимо молекул, аммиака, метанола и т.д. наблюдаются молекулы того самого классического спирта с химической формулой этанола C2H5OH. Так что в Галактике облака не спиртовые, а состоящие из многих молекул, среди которых есть и спирт.

И спирта в них много. Астрономы оценили количество спирта в нашей Галактике. Его по обычным меркам очень много – 10¹⁸ тонн, а если считать в молекулах, то около 10⁴⁶! Но неправильно думать, что в космосе чуть ли не вёдра со спиртом летают. Спирта много, но собрать этот спирт невозможно. В самых плотных облаках на ведро объёма приходится лишь одна молекула этанола! Более распространённых молекул метанола побольше раз в сто, но тоже не густо. Кстати, не грех напомнить, что метанол (метиловый спирт) – яд!

Наша Солнечная система на своём пути, возможно, проходила и ещё пройдёт через какие-то очень плотные облака, но это маловероятно. Учёные рассматривают возможные эффекты от такого прохождения. Причин для реального беспокойства тут нет. Но если вернуться к теме нашей статьи, то довольно просто оценить, что даже если мы попадём в облако с заметным содержанием спирта – всеобщий запой нам не грозит. За год движения Земли в спиртовом облаке со скоростью 20 километров в секунду на квадратный километр поверхности планеты выпадет в «лучшем случае» не более 100 граммов спирта.

Хотя упоминание о космическом облаке спирта обычно приводит к смешкам, на самом деле некоторым астрофизикам это интересно. Из-за обилия подобных простых молекул, при добавлении небольшого количества энергии в смесь, может произойти вынужденное излучение света, известное как астрофизический мазер. Термин мазер представляет собой акроним «maser – microwave amplification by the stimulated emission of radiation» – «усиление микроволн посредством индуцированного излучения». Когда тот же самый эффект происходит при видимом свете, он называется лазером.

Если электрон находится в возбужденном состоянии, и молекула поражается фотоном, то электрон может опуститься на более низкий уровень энергии и испустить фотон. Это явление известно как вынужденное излучение. Загвоздка в том, что индуцированное излучение не может быть вызвано любым фотоном, оно должно быть вызвано фотоном той же энергии, которую электрон будет излучать.

Для того, чтобы вызвать астрофизической мазер, необходимы правильные условия. С одной стороны, нужен тип молекулы с сильными эмиссионными линиями, например, молекула метилового спирта. Кроме того, необходимо, чтобы они были достаточно сконцентрированы, так чтобы стимулированные фотоны могли попасть в другие молекулы, чтобы вызвать каскад. Межзвездное облако из метилового спирта очень подходит. И наконец, нужен источник энергии, такой как протозвезда, как она начинает нагреваться.

Эти условия существуют в W3(OH), потому что облако спирта окружает звездные ясли. Этот регион можно увидеть на изображении. Мазеры отмечены белыми точками.

Когда мазеры были впервые обнаружены в 1950-х годах, было решено, что они созданы человеком. Теперь стало понятно, что мазеры являются естественным явлением.

Международная группа астрономов из Австралии и Китая зафиксировала сигналы, исходящие от облака метанола в соседней галактике NGC 4945, которая удалена почти на 12 миллионов световых лет от Земли. Препринт статьи с результатами исследования опубликован в репозитории arXiv.org.

Облака метанола действуют как гигантские мазеры – источники когерентного микроволнового излучения. Они относятся к мазерам первого класса (молекулярные облака и области разреженного газа), тогда как второй класс тесно связан с молодыми звездами. Благодаря излучению космический спирт ранее обнаруживался в пределах Млечного Пути – в регионах, где протекают процессы формирования крупных звезд.

Ученые нашли облако метанола в другой галактике с помощью радиотелескопа Australia Telescope Compact Array. Мазер находится к югу от центра NGC 4945 на расстоянии 567 световых лет и является источником излучения частотой 36,2 гигагерца (ГГц). Его светимость на пять порядков выше, чем у других подобных мазеров этого класса. Оно также в 90 раз ярче, чем микроволновое излучение, обнаруженное в центральной молекулярной зоне Млечного Пути.

Метанол – простейший одноатомный спирт, который известен своими ядовитыми свойствами. Он является ключевым элементом многих сложных органических соединений.

Наличие спирта в космосе может показаться странным, но огромное количество сложных химических реакций происходит между молекулярными облаками и пылью в космическом пространстве, и поэтому там присутствуют все виды химических соединений. Спирт является относительно простой молекулой, образованной из достаточно распространенных элементов (водород, углерод, кислород), поэтому существование большого количества спирта в космосе не должно быть сюрпризом.

Еще в 2001 году американские астрономы сообщали об обнаружении неподалеку от центра Млечного Пути облака винилового спирта. Он практически не присутствует на Земле в свободном состоянии. А в 2004 году облако из метилового спирта было обнаружено вокруг формирующейся звезды.

Обнаружение «спиртовых облаков» не только поможет найти новое в механизме формирования звездного вещества из газа и пыли, но и может перевернуть наши представления о Вселенной, поскольку каждое новое вещество, обнаруженное в космосе, грозит переворотом в научной жизни.

В настоящее время в космическом пространстве насчитывается порядка 130 органических веществ, каждое из которых лишний раз доказывает, что жизнь вполне могла зародиться в условиях открытого космоса.