Zgodnie z powszechnie akceptowanymi teoriami Układ Słoneczny powstał około 4,6 miliarda lat temu z ogromnej chmury pyłu i gazu (znanej również jako teoria mgławicy). Proces ten rozpoczął się, gdy mgławica doznała zawalenia grawitacyjnego w centrum, które stało się naszym Słońcem. Pozostały pył i gaz utworzyły dysk protoplanetarny, który (z czasem) narastał, tworząc planety.
Jednak naukowcy nie są pewni, kiedy cząsteczki organiczne pojawiły się w naszym Układzie Słonecznym. Na szczęście nowe badanie międzynarodowego zespołu astronomów może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na to pytanie. Korzystając z dużej matrycy submilimetrowej Atacama (ALMA), zespół wykrył złożone molekuły organiczne wokół młodej gwiazdy V883 Ori, co może kiedyś doprowadzić do powstania życia w tym układzie.
Badanie, które opisuje ich odkrycia, pojawiło się niedawno w czasopiśmie naukowym Astronomia przyrody. Jak wskazują w swoich badaniach, zespół wykorzystał dane ALMA do rozpoznania obecności złożonych cząsteczek organicznych (COM) wokół V883 Ori - młodej gwiazdy znajdującej się około 1300 lat świetlnych od Ziemi, otoczonej dyskiem protoplanetarnym.
Obserwacje te były możliwe dzięki nagłemu wzrostowi jasności gwiazdy, który był spowodowany gwałtownym strumieniem materiału przepływającym z dysku do gwiazdy (co jest znane jako wybuch typu FU Orionis). Ten wybuch podgrzał dysk protoplanetarny i spowodował stopienie się lodowych cząstek, a także znacznie przesunął granicę „Linii Mrozu” gwiazdy.
Linia Frost (aka. „Snow Line”) to obszar wokół gwiazdy, w którym temperatury stają się na tyle niskie, że lotne pierwiastki (woda, dwutlenek węgla, metan, amoniak itp.) Sublimują tworząc lód. Wokół normalnych młodych gwiazd promienie Linii Mrozu wynoszą około kilku jednostek astronomicznych (AU), ale mogą powiększać się prawie 10 razy wokół gwiazd wybuchających.
Kiedy V883 Ori doświadczył wybuchu, spowodował sublimację lodowych cząstek na dysku protoplanetarnym systemu i wyzwolenie COM. Obejmowały one metanol (CH3OH), aceton (CH3COCH3), aldehyd octowy (CH3CHO), mrówczan metylu (CH3OCHO) i acetonitryl (CH3CN) - cząsteczki, które podobnie jak inne COM, mogą być związane z powstawaniem życia w układach planetarnych.
Jak wyjaśnił Jeong-Eun Lee, astronom z School of Space Research Uniwersytetu Kyung Hee i główny autor artykułu, w komunikacie prasowym ALMA:
„Trudno jest wyobrazić sobie dysk w skali kilku AU za pomocą aktualnych teleskopów. Jednak wokół gwiazdy wybuchu lód topi się w szerszym obszarze dysku i łatwiej jest zobaczyć rozkład cząsteczek. Interesuje nas dystrybucja złożonych cząsteczek organicznych jako budulców życia. ”
Rozbłysk gwiazdy wraz z czułymi możliwościami obrazowania ALMA pozwoliły również zespołowi badawczemu uzyskać przestrzenny rozkład obserwowanych COM. Na podstawie analizy zespół stwierdził, że wykryte cząsteczki mają strukturę podobną do pierścienia o promieniu około 60 jednostek AU wokół V883 Ori.
Szczególnie interesujący był fakt, że skład chemiczny dysku V883 Ori jest podobny do składu komet we współczesnym Układzie Słonecznym. Komety są przedmiotem znacznej uwagi badawczej, ponieważ uważa się, że odegrały one rolę w rozprzestrzenianiu się wody i cząsteczek organicznych we wczesnych dniach Układu Słonecznego.
Uważa się, że komety te powstały w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego (współczesna chmura Oorta), w których molekuły organiczne znajdowały się w lodzie. Z tego powodu badania składu chemicznego dysków protoplanetarnych są bezpośrednio związane z badaniami składu komet i początków życia na Ziemi.
Jak wyjaśnił Yuri Aikawa, członek zespołu badawczego z Uniwersytetu Tokijskiego:
„Ponieważ planety skaliste i lodowe są wykonane z materiału stałego, skład chemiczny ciał stałych w dyskach ma szczególne znaczenie. Wybuch jest wyjątkową szansą na zbadanie świeżych sublimatów, a tym samym składu ciał stałych. ”
Możliwości zaobserwowania wybuchów są raczej rzadkie, ponieważ trwają tylko około 100 lat. Wiadomo jednak, że młode gwiazdy w szerokim przedziale wiekowym doświadczają wybuchów FU Ori, więc astronomowie oczekują, że będą w stanie być świadkami większej liczby tych wydarzeń w przyszłości - a tym samym określają skład chemiczny dysków bardziej protoplanetarnych.
Badania te nie tylko poprawią nasze zrozumienie składu chemicznego lodów rozwijających się wokół młodych gwiazd. Poprawi to także nasze rozumienie ewolucji molekuł organicznych między narodzinami naszego Układu Słonecznego a dniem dzisiejszym, co ujawni wiele rzeczy na temat początków samego życia!
