Cofająca się linia śniegu odsłania związki organiczne wokół młodej gwiazdy

Rozkład pyłu przedstawiono kolorem pomarańczowym, a metanolu – niebieskim. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Lee et al.

Astronomowie korzystający z obserwatorium ALMA odkryli złożone związki organiczne wokół młodej gwiazdy V883 Ori. Nagły rozbłysk z tej gwiazdy uwolnił te związki z lodowych cząstek tworzących dysk protoplanetarny. Skład chemiczny dysku jest podobny do składu chemicznego komet we współczesnym Układzie Słonecznym. Precyzyjne obserwacje ALMA umożliwiły astronomom odtworzenie ewolucji związków organicznych od narodzin Układu Słonecznego po obiekty obserwowane obecnie.

Zespół badawczy kierowany przez Jeong-Eun Lee (Kyung Hee University, Korea) wykorzystał obserwatorium ALMA do wykrycia złożonych związków organicznych takich jak metanol (CH3OH), aceton (CH3COCH3), acetaldehyd (CH3CHO) oraz acetonitryl (CH3CN). To pierwszy przypadek odkrycia acetonu w obszarze formowania planet.

Różne związki chemiczne zamrożone są w lodzie otaczającym ziarna pyłu o rozmiarach rzędu kilku mikrometrów, tworzących dyski protoplanetarne. Nagły rozbłysk V883 Ori ogrzał dysk i doprowadził do sublimacji lodu, w które owe związki zostały uwolnione przechodząc w stan gazowy. Obszar dysku, w którym temperatura osiągnęła próg sublimacji nazywany jest “linią śniegu”. Promienie linii śniegu wynoszą kilka jednostek astronomicznych (AU) wokół normalnych młodych gwiazd, aczkolwiek zwiększają się niemal dziesięciokrotnie wokół gwiazd z rozbłyskami.

Ciężko jest sfotografować dysk w skali kilku jednostek astronomicznych za pomocą obecnych teleskopów – mówi Lee. “Jednak wokół gwiazdy, która uległa rozbłyskowi, lód znika w większej części dysku i łatwiej jest dostrzec rozkład związków chemicznych. Nas interesuje rozkład złożonych związków organicznych jako elementów składowych życia”.

Zewnętrzna część dysku jest zimna i cząsteczki pyłu są w niej pokryte lodem. ALMA wykryła różne złożone związki organiczne w pobliżu linii śniegu w dysku. Źródło: National Astronomical Observatory of Japan

Lód, włącznie z zamrożonymi związkami organicznymi, może być blisko związany z początkami życia na planetach. W naszym układzie planetarnym komety stanowią najważniejsze zasoby związków lodowych. Przykładowo europejska sonda Rosetta odkryła bogatą chemię organiczną wokół jądra komety 67P/Czuriumow-Gerasimienko. Uważa się, że komety powstają w zewnętrznym, zimnym obszarze układu protoplanetarnego. Badanie składu chemicznego lodu w dyskach protoplanetarnych bezpośrednio wiąże się z badaniem pochodzenia związków organicznych w kometach, a tym samym pochodzenia składników niezbędnych do powstania życia.

Dzięki wysokiej rozdzielczości ALMA oraz zwiększonemu przez rozbłysk promieniowi linii śniegu wokół gwiazdy, astronomowie uzyskali możliwość dostrzeżenia przestrzennego rozkładu metanolu i acetaldehydu. Rozkład tych związków posiada strukturę pierścieniową o promieniu 60 AU (dwukrotnie większą od orbity Neptuna. Badacze zakładają, że wewnątrz tego pierścienia cząsteczki są niewidoczne, bo są przesłonięte gęstą materią pyłową, a poza tym promieniem nie są widoczne, ponieważ są wmarznięte w lód.

V883 Ori to młoda gwiazda znajdująca się 1300 lat świetlnych od Ziemi. Gwiazda doświadcza tak zwanych rozbłysków typu FU Orionis, charakteryzujących się nagłym wzrostem jasności związanym z nagłym deszczem materii przepływającym z dysku na gwiazdę. Owe rozbłyski trwają zaledwie około 100 lat. Dlatego też szanse na zaobserwowanie rozbłysku są bardzo małe.

Źródło: National Institutes of Natural Sciences

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.