Şaşırtıcı bir keşif, güneş sistemimizdeki suyun kökenini güneşten milyarlarca yıl önce ortaya koyuyor

ALMA, gezegen oluşumundaki suyun tarihini yıldızlararası ortama kadar izliyor

Protostar V883 Ori’nin etrafında oluşan diskteki su gözlemleri, güneş sistemimizdeki kuyruklu yıldızların ve küçük gezegenlerin oluşumu hakkında ipuçlarını ortaya çıkardı.

Yakındaki bir protostarı inceleyen bilim adamları, çevresel diskinde su tespit ettiler. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA) ile yapılan yeni gözlemler, protogezegen diskinde bileşiminde önemli değişiklikler olmadan kalıtsal suyun ilk tespitini temsil ediyor. Bu bulgular aynı zamanda güneş sistemimizdeki suyun güneşten milyarlarca yıl önce oluştuğunu da gösteriyor. Yeni gözlemler dergide 8 Mart’ta yayınlandı doğa.

Bu sanatçının izlenimi, V883 Orionis yıldızının etrafındaki gezegen oluşturan diski gösteriyor. Diskin dışındaki su buz gibi donmuştur ve bu nedenle kolayca algılanamaz. Yıldızdan gelen bir enerji patlaması, iç diski suyun gaz olduğu bir sıcaklığa ısıtır ve gökbilimcilerin onu tespit etmesini sağlar.
Ek görüntü, bu diskte incelenen iki tür su molekülünü göstermektedir: bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomu içeren sade su ve hidrojen atomunun ağır bir hidrojen izotopu olan döteryum ile değiştirildiği daha ağır bir versiyon.
Kredi: ESO/L. Calzada

V883 Orionis, Orion takımyıldızında Dünya’dan yaklaşık 1.305 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir protostardır. Bu protostarın yeni gözlemleri, bilim adamlarının benzer bir bileşime sahip olduklarını doğrulayarak yıldızlararası ortamdaki su ile güneş sistemimizdeki su arasında olası bir bağlantı bulmalarına yardımcı oldu.

V883 Ori, sıcaklığı çevresindeki diskteki suyun gaza dönüşmesine yetecek kadar yüksek olan ve radyo gökbilimcilerin suyun kökenini izlemesini mümkün kılan benzersiz bir önyıldızdır. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisini (ALMA) kullanan yeni gözlemler, güneş sistemimizdeki suyun evrenin başka yerlerindeki protoyıldızları çevreleyen disklerdeki suyla aynı yerden, yıldızlararası ortamdan gelebileceğine dair ilk doğrulamayı sağladı. Kredi: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

“Suyun evrendeki yolunu bir yol olarak düşünebiliriz. Son noktaların neye benzediğini biliyoruz, yani gezegenlerdeki su ve kuyruklu yıldızlar, ancak bu yolu Suyun kökenlerine kadar izlemek istedik., yeni kitabın baş yazarı Bundan önce, Dünya’yı kuyruklu yıldızlarla ve protostarları yıldızlararası ortamla ilişkilendirebilirdik, ancak protostarları kuyruklu yıldızlarla ilişkilendiremezdik. V883 Ori, bu sistemdeki ve güneş sistemimizdeki su moleküllerinin benzer oranda döteryum ve hidrojene sahip olduğunu kanıtlayarak bunu değiştirdi. “

Kullanmak[{” 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.

Çoğu zaman, protostarları çevreleyen disklerdeki su, bazen yıldızdan uzun mesafelere uzanan buz şeklindedir. V883 Ori durumunda, kar çizgisi yıldızdan 80 birim uzar; Bu, bu animasyonda gösterildiği gibi, Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin 80 katıdır. Ancak V883 Ori’deki sıcaklık, diskindeki buzun büyük bir kısmının gaza dönüşmesine yetecek kadar yüksek, bu da radyo gökbilimcilerin bu suyu ayrıntılı olarak incelemesini mümkün kılıyor. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA) kullanılarak yapılan yeni gözlemler, V883 Ori’nin diskindeki suyun, güneş sistemimizdeki nesneler üzerindeki suyla aynı temel bileşime sahip olduğunu ortaya koyuyor. Bu, güneş sistemimizdeki suyun yıldızlararası ortamda güneşten milyarlarca yıl önce oluştuğunu gösterir. Kredi: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, P. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

ALMA’daki Ulusal Bilim Vakfı program yetkilisi Joe Pesci, “Bu gözlem, ALMA aracının gökbilimcilerin Dünya’daki yaşam için çok önemli bir şeyi incelemelerine yardımcı olma konusundaki olağanüstü yeteneklerini vurguluyor: su” dedi. “Dünyada bizim için önemli olan ve galaksinin çok ötesinde görülen temel süreçleri anlamak, aynı zamanda doğanın genel olarak nasıl çalıştığına ve güneş sistemimizin bildiğimize dönüşmesi için gerçekleşmesi gereken süreçlere ilişkin bilgimizi de bilgilendirir. Bugün.”

Ekip, V883 Ori’nin protogezegen diskindeki suyu güneş sistemimizdeki suya bağlamak için ALMA’nın son derece hassas Band 5 (1,6 mm) ve Band 6 (1,3 mm) alıcılarını kullanarak bileşimini ölçtü ve her aşama arasında nispeten değişmeden kaldığını buldu. güneş sistemi oluşumu: Protostar, protoplanetary disk ve kuyruklu yıldızlar. Bu, güneş sistemimizdeki suyun güneş, gezegenler ve kuyruklu yıldızların oluşumundan çok önce oluştuğu anlamına gelir. Yıldızlararası ortamda çok fazla su buzu olduğunu zaten biliyorduk. Michigan Üniversitesi’nden bir astronom ve makalenin yazarlarından biri olan Merrill van te Hoff, “Sonuçlarımız, bu suyun oluşumu sırasında doğrudan güneş sistemine dahil edildiğini gösteriyor” dedi. “Bu heyecan verici çünkü diğer gezegen sistemlerinin de önemli miktarda su almış olması gerektiğini gösteriyor.”

Bilim adamları, güneş sistemimizdeki suyun kökenini ararken, Dünya’dan 1.305 ışıkyılı uzaklıkta bulunan benzersiz bir protostar olan V883 Orionis’e karar verdiler. Diğer protostarlardan farklı olarak, V883 Ori’yi çevreleyen yıldız çevreleyen disk, içindeki suyun buzdan gaza dönüşmesine yetecek kadar sıcaktır, bu da bilim adamlarının Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA) üzerindekiler gibi radyo teleskopları kullanarak bileşimini incelemesini mümkün kılar. ). Önyıldızın radyo gözlemleri, su (turuncu), toz çizgisi (yeşil) ve moleküler gazın (mavi) varlığını ortaya çıkardı; bu, bu önyıldızdaki suyun güneş sistemimizdeki nesnelerdeki suya çok benzediğini ve sahip olabileceğini gösteriyor aynı kökenler. Kredi: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Suyun kuyruklu yıldızların ve küçük gezegenlerin gelişimindeki rolünü aydınlatmak, güneş sistemimizin nasıl evrimleştiğine dair bir anlayış oluşturmak için çok önemlidir. Güneş’in yoğun bir yıldız kümesinde oluştuğu düşünülse de ve V883 Ori, yakınlarda hiç yıldız olmadan nispeten izole edilmiş olsa da, ikisinin önemli bir ortak noktası vardır: ikisi de dev moleküler bulutlarda oluşmuştur.

“Yıldızlararası ortamdaki suyun büyük bir kısmının bulutlardaki minik toz taneciklerinin yüzeyinde buz olarak oluştuğu biliniyor. Bu bulutlar kendi kütle çekimleri altında çökerek genç yıldızları oluşturduklarında, su etraflarındaki disklerde son buluyor. Sonunda, diskler gelişir ve buzlu toz tanecikleri pıhtılaşarak gezegenler ve kuyruklu yıldızlarla yeni bir güneş sistemi oluşturur” dedi. “Bulutlarda üretilen suyun neredeyse hiç değişmeden bu yolu izlediğini gösterdik. Böylece, V883 Ori’nin diskindeki suya bakarak geçmişe bakıp güneş sistemimizin çok daha gençken nasıl göründüğünü görüyoruz. ”

V883 Orionis, Orion takımyıldızında Dünya’dan yaklaşık 1.305 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir protostardır. Kredi: ESO/IAU ve Sky & Telescope

Tobin ekledi, “Şimdiye kadar güneş sistemimizin gelişiminde su zinciri durdu. V883 Ori bu durumda eksik halka ve artık kuyruklu yıldızlardan ve protoyıldızlardan yıldızlararası ortama kadar su zincirinde kesintisiz bir zincirimiz var. ”

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Dünyadaki Su Güneşimizden Daha Yaşlıdır.

Referans: John J. Tobin, Merrill L.R. Van Hove, Margot Lemker, Ewen F. Van Dishoek, Teresa Paneki-Carino, Kenji Furuya, Daniel Harsono, Magnus F “Deuterium-Enriched Water Binds Planet-forming Disks to Comets and Protostars” Pearson, Elzidor Cleaves, Patrick D. Sheehan ve Lucas Siza, 8 Mart 2023, Buradan Erişilebilir. doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05676-z