V883 Ori ir izcila protozvaigzne ar pietiekami augstu temperatūru, lai ūdeni apkārtējā diskā pārvērstu gāzē. Šo gāzi var pētīt radioastronomi, lai izsekotu ūdens izcelsmi. Nesen ALMA novērojumi ir apstiprinājuši, ka ūdenim mūsu Saules sistēmā var būt tāds pats avots kā ūdenim, kas atrodams diskos, kas ieskauj protozvaigznes citās Visuma daļās – starpzvaigžņu vidē. Kredīts: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Sakstons (NRAO/AUI/NSF)
ALMA izseko ūdens vēsturi planētu veidošanās laikā starpzvaigžņu vidē
Ūdens novērojumi diskā, kas veidojas ap protozvaigzni V883 Ori, atklāja norādes par komētu un mazo planētu veidošanos mūsu Saules sistēmā.
Zinātnieki, kas pēta tuvējo protozvaigzni, ir atklājuši ūdeni tās riņķveida diskā. Jaunie novērojumi, kas veikti ar Atacama lielo milimetru/submilimetru masīvu (ALMA), ir pirmais ūdens mantojuma noteikums protoplanetārajā diskā bez būtiskām izmaiņām tā sastāvā. Šie atklājumi arī norāda, ka ūdens mūsu Saules sistēmā veidojās miljardiem gadu pirms saules. Jaunie novērojumi tika publicēti žurnālā 8. martā dabu.
Šī mākslinieka iespaidā redzams planētu veidojošais disks ap zvaigzni V883 Orionis. Ūdens diska ārpusē ir sasalis kā ledus, tāpēc to nav viegli noteikt. Enerģijas uzliesmojums no zvaigznes uzsilda iekšējo disku līdz temperatūrai, kurā ūdens ir gāzveida, ļaujot astronomiem to atklāt.
Ievietotajā attēlā redzami divu veidu ūdens molekulas, kas pētītas šajā diskā: tīrs ūdens ar vienu skābekļa atomu un diviem ūdeņraža atomiem un smagāka versija, kur ūdeņraža atoms ir aizstāts ar deitēriju, smago ūdeņraža izotopu.
Kredīts: ESO/L. Calzada
V883 Orionis ir protozvaigzne, kas atrodas aptuveni 1305 gaismas gadu attālumā no Zemes Oriona zvaigznājā. Jauni šīs protozvaigznes novērojumi ir palīdzējuši zinātniekiem atrast iespējamu saikni starp ūdeni starpzvaigžņu vidē un ūdeni mūsu Saules sistēmā, apstiprinot, ka tiem ir līdzīgs sastāvs.
V883 Ori ir unikāla protozvaigzne, kuras temperatūra ir pietiekami karsta, lai ūdens apkārtējā diskā būtu pārvērties gāzē, ļaujot radioastronomiem izsekot ūdens izcelsmei. Jauni novērojumi, izmantojot Atacama lielo milimetru/submilimetru masīvu (ALMA), sniedza pirmo apstiprinājumu tam, ka ūdens mūsu Saules sistēmā var nākt no tās pašas vietas, kur ūdens diskos, kas ieskauj protozvaigznes citur Visumā: starpzvaigžņu vidē. Kredīts: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Sakstons (NRAO/AUI/NSF)
“Mēs varam uzskatīt, ka ūdens ceļš cauri Visumam ir ceļš. Mēs zinām, kā izskatās galapunkti, kas ir ūdens uz planētām un komētām, taču mēs vēlējāmies izsekot šim ceļam līdz Ūdens pirmsākumiem. papīrs.” Līdz šim mēs varējām saistīt Zemi ar komētām un protozvaigznes ar starpzvaigžņu vidi, bet mēs nevarējām saistīt protozvaigznes ar komētām. V883 Ori to ir mainījis, pierādot, ka ūdens molekulās šajā sistēmā un mūsu Saules sistēmā ir līdzīgs deitērija un ūdeņraža īpatsvars. “
Izmantot[{” attribute=””>ALMA, astronomers have detected the chemical signature of gaseous water in the planet-forming disc V883 Orionis. This acts as a timestamp for the water’s formation, allowing us to trace its journey. Credit: ESO
Observing water in the circumstellar disks around protostars is difficult because in most systems water is present in the form of ice. When scientists observe protostars they’re looking for the water snow line or ice line, which is the place where water transitions from predominantly ice to gas, which radio astronomy can observe in detail. “If the snow line is located too close to the star, there isn’t enough gaseous water to be easily detectable and the dusty disk may block out a lot of the water emission. But if the snow line is located further from the star, there is sufficient gaseous water to be detectable, and that’s the case with V883 Ori,” said Tobin, who added that the unique state of the protostar is what made this project possible.
V883 Ori’s disk is quite massive and is just hot enough that the water in it has turned from ice to gas. That makes this protostar an ideal target for studying the growth and evolution of solar systems at radio wavelengths.
Lielāko daļu laika ūdens diskos, kas ieskauj protozvaigznes, ir ledus formā, dažreiz sniedzoties lielos attālumos no zvaigznes. V883 Ori gadījumā sniega līnija stiepjas 80 vienības no zvaigznes; Tas ir 80 reizes lielāks par attālumu starp Zemi un Sauli, kā parādīts šajā animācijā. Taču V883 Ori temperatūra ir pietiekami karsta, ka liela daļa ledus diskā ir pārvērtusies gāzē, ļaujot radioastronomiem detalizēti izpētīt šo ūdeni. Jauni novērojumi, izmantojot Atacama lielo milimetru/submilimetru masīvu (ALMA), atklāj, ka ūdenim V883 Ori diskā ir tāds pats pamatsastāvs kā ūdenim uz objektiem mūsu Saules sistēmā. Tas norāda, ka ūdens mūsu Saules sistēmā veidojās miljardiem gadu pirms saules starpzvaigžņu vidē. Autori: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobins, P. Sakstons (NRAO/AUI/NSF)
“Šis novērojums izceļ ALMA instrumenta ievērojamās iespējas, palīdzot astronomiem pētīt kaut ko tik svarīgu dzīvībai uz Zemes: ūdeni,” sacīja Džo Pesci, ALMA Nacionālā zinātnes fonda programmas virsnieks. “Izpratne par fundamentālajiem procesiem, kas mums ir svarīgi uz Zemes un ir redzami tālu aiz galaktikas, sniedz arī zināšanas par to, kā daba darbojas kopumā, un par procesiem, kas jānotiek, lai mūsu Saules sistēma attīstītos par to, ko mēs zinām. šodien.”
Lai savienotu ūdeni V883 Ori protoplanetārajā diskā ar mūsu Saules sistēmas ūdeni, komanda izmērīja tā sastāvu, izmantojot ALMA ļoti jutīgos Band 5 (1,6 mm) un Band 6 (1,3 mm) uztvērējus, un konstatēja, ka tas paliek relatīvi nemainīgs starp katru posmu. Saules sistēmas veidošanās: protozvaigzne, protoplanetārais disks un komētas. Tas nozīmē, ka ūdens mūsu Saules sistēmā veidojās ilgi pirms saules, planētu un komētu veidošanās. Mēs jau zinājām, ka starpzvaigžņu vidē ir daudz ūdens ledus. Mūsu rezultāti liecina, ka šis ūdens tika iekļauts tieši Saules sistēmā tās veidošanās laikā, sacīja Merils van te Hofs, Mičiganas universitātes astronoms un viens no darba autoriem. “Tas ir aizraujoši, jo norāda, ka arī citas planētu sistēmas ir saņēmušas ievērojamu daudzumu ūdens.”
Meklējot ūdens izcelsmi mūsu Saules sistēmā, zinātnieki ir apmetušies uz V883 Orionis, unikālu protozvaigzni, kas atrodas 1305 gaismas gadu attālumā no Zemes. Atšķirībā no citām protozvaigznēm, apļveida disks, kas ieskauj V883 Ori, ir pietiekami karsts, lai tajā esošais ūdens no ledus ir pārvērties gāzē, ļaujot zinātniekiem izpētīt tā sastāvu, izmantojot radioteleskopus, piemēram, Atakamas lielo milimetru/submilimetru masīvu (ALMA). ). Protozvaigznes radio novērojumi atklāja ūdens (oranža), putekļu svītras (zaļa) un molekulārās gāzes (zila) klātbūtni, kas liecina, ka ūdens uz šīs protozvaigznes ir ļoti līdzīgs ūdenim uz mūsu Saules sistēmas objektiem, un tam var būt tā pati izcelsme. Autori: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobins, B. Sakstons (NRAO/AUI/NSF)
Ūdens lomas komētu un mazo planētu attīstībā ir izšķiroša nozīme, lai veidotu izpratni par mūsu Saules sistēmas attīstību. Lai gan tiek uzskatīts, ka Saule ir veidojusies blīvā zvaigžņu kopā un V883 Ori ir salīdzinoši izolēta bez tuvumā esošajām zvaigznēm, abām ir viena svarīga kopīga iezīme: tās abas veidojās milzu molekulāros mākoņos.
“Ir zināms, ka lielākā ūdens daļa starpzvaigžņu vidē veidojas ledus veidā uz sīku putekļu graudiņu virsmām mākoņos. Kad šie mākoņi paši savas gravitācijas ietekmē sabrūk un veido jaunas zvaigznes, ūdens nonāk diskos ap tiem. Galu galā diski attīstās, un ledus putekļu graudi koagulējas, veidojot sistēmu Jaunu Saules sistēmu ar planētām un komētām.” Mēs esam parādījuši, ka mākoņos radītais ūdens iet pa šo ceļu gandrīz nemainīgs. Tātad, skatoties uz ūdeni V883 Ori diskā, mēs atskatāmies pagātnē un redzam, kā izskatījās mūsu Saules sistēma, kad tā bija daudz jaunāka. “
V883 Orionis ir protozvaigzne, kas atrodas aptuveni 1305 gaismas gadu attālumā no Zemes Oriona zvaigznājā. Kredīts: ESO/IAU un Sky & Telescope
Tobins piebilda: “Līdz šim ūdens ķēde ir apstājusies mūsu Saules sistēmas attīstībā. V883 Ori šajā gadījumā ir trūkstošais posms, un tagad mums ir nepārtraukta ķēde ūdens ķēdē no komētām un protozvaigznēm līdz starpzvaigžņu videi. ”
Plašāku informāciju par šo atklājumu skatiet sadaļā Ūdens uz Zemes ir vecāks par mūsu Sauli.
Atsauce: Džons J. Tobins, Merila L. R. Van Hove, Margota Lemkere, Jūens F. Van Dišūks, Terēza Paneki-Karino, Kendži Furuija, Daniels Harsono, Magnuss F. . Pīrsons, Elzidors Klīvzs, Patriks D. Šīhans un Lūkass Siza, 2023. gada 8. marts, pieejams šeit. daba.
DOI: 10.1038/s41586-022-05676-z
