Naukowcy badający pobliską protogwiazdę wykryli obecność wody w jej dysku okołogwiazdowym. Nowe obserwacje wykonane za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oznaczają pierwsze wykrycie wody odziedziczonej do dysku protoplanetarnego bez znaczących zmian w jego składzie. Wyniki te dodatkowo sugerują, że woda w naszym Układzie Słonecznym powstała miliardy lat przed Słońcem. Nowe obserwacje zostały opublikowane dzisiaj w Nature.
V883 Orionis to protogwiazda znajdująca się około 1305 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Oriona. Nowe obserwacje tej protogwiazdy pomogły naukowcom znaleźć prawdopodobny związek między wodą w ośrodku międzygwiazdowym a wodą w naszym Układzie Słonecznym, potwierdzając, że mają one podobny skład.
„Możemy myśleć o ścieżce wody we Wszechświecie jako o śladzie. Wiemy, jak wyglądają punkty końcowe, czyli woda na planetach i kometach, ale chcieliśmy prześledzić ten ślad aż do początków wody” – powiedział John Tobin, astronom z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) National Science Foundation i główny autor nowego artykułu. „Wcześniej mogliśmy łączyć Ziemię z kometami, a protogwiazdy z ośrodkiem międzygwiezdnym, ale nie mogliśmy łączyć protogwiazd z kometami. V883 Ori to zmienił i udowodnił, że cząsteczki wody w tym układzie i w naszym Układzie Słonecznym mają podobny stosunek deuteru i wodoru”.
Obserwacja wody w dyskach okołogwiazdowych wokół protogwiazd jest trudna, ponieważ w większości systemów woda występuje w postaci lodu. Kiedy naukowcy obserwują protogwiazdy, szukają linii wody, śniegu lub lodu, czyli miejsca, w którym woda przechodzi z głównie lodu w gaz, co radioastronomia może szczegółowo obserwować. „Jeśli linia śniegu znajduje się zbyt blisko gwiazdy, nie ma wystarczającej ilości gazowej wody, aby można ją było łatwo wykryć, a dysk pyłowy może blokować znaczną część emisji wody. Ale jeśli linia śniegu znajduje się dalej od gwiazdy, jest wystarczająco dużo wody gazowej, aby można ją było wykryć, i tak jest w przypadku V883 Ori” – powiedział Tobin, który dodał, że unikalny stan protogwiazdy umożliwił realizację tego projektu.
Dysk V883 Ori jest dość masywny i jest na tyle gorący, że woda w nim zmieniła się z lodu w gaz. To sprawia, że ta protogwiazda jest idealnym celem do badania wzrostu i ewolucji układów słonecznych na falach radiowych.
„Ta obserwacja podkreśla wspaniałe możliwości instrumentu ALMA w pomaganiu astronomom w badaniu czegoś niezwykle ważnego dla życia na Ziemi: wody” – powiedział Joe Pesce, oficer programowy NSF ALMA. „Zrozumienie podstawowych procesów ważnych dla nas na Ziemi, obserwowanych w bardziej odległych regionach galaktyki, przynosi również korzyści naszej wiedzy o tym, jak ogólnie działa przyroda, oraz o procesach, które musiały zajść, aby nasz Układ Słoneczny rozwinął się w to, co znamy” Dzisiaj.”
Aby połączyć wodę w dysku protoplanetarnym V883 Ori z tym w naszym własnym Układzie Słonecznym, zespół zmierzył jej skład za pomocą bardzo czułych odbiorników ALMA Band 5 (1,6 mm) i Band 6 (1,3 mm) i stwierdził, że pozostaje on względnie niezmieniony pomiędzy poszczególnymi etapami formowania się Układu Słonecznego: protogwiazdy, dysku protoplanetarnego i komet. „Oznacza to, że woda w naszym Układzie Słonecznym powstała na długo przed powstaniem Słońca, planet i komet. Wiedzieliśmy już, że w ośrodku międzygwiazdowym jest dużo lodu wodnego. Nasze wyniki pokazują, że ta woda została bezpośrednio włączona do Układu Słonecznego System podczas jego formowania” – powiedział Merel van ‘t’ Hoff, astronom z University of Michigan i współautor artykułu. „To ekscytujące, ponieważ sugeruje, że inne układy planetarne również powinny otrzymać duże ilości wody”.
Wyjaśnienie roli wody w rozwoju komet i planetozymali ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia rozwoju naszego Układu Słonecznego. Chociaż uważa się, że Słońce powstało w gęstej gromadzie gwiazd, a V883 Ori jest stosunkowo odizolowana i nie ma w pobliżu żadnych gwiazd, obie mają jedną wspólną cechę: obie powstały w gigantycznych obłokach molekularnych.
„Wiadomo, że większość wody w ośrodku międzygwiazdowym tworzy się w postaci lodu na powierzchniach drobnych ziaren pyłu w chmurach. Kiedy te chmury zapadają się pod wpływem własnej grawitacji i tworzą młode gwiazdy, woda trafia do otaczających je dysków” W końcu dyski ewoluują, a lodowe ziarna pyłu koagulują, tworząc nowy układ słoneczny z planetami i kometami” – powiedziała Margot Leemker, astronom z Leiden University i współautorka artykułu. „Pokazaliśmy, że woda wytwarzana w chmurach podąża tym śladem praktycznie niezmieniona. Tak więc, patrząc na wodę w dysku V883 Ori, zasadniczo spoglądamy w przeszłość i widzimy, jak wyglądał nasz własny Układ Słoneczny, gdy był znacznie młodszy” ”.
Tobin dodał: „Do tej pory łańcuch wodny w rozwoju naszego Układu Słonecznego został zerwany. V883 Ori jest w tym przypadku brakującym ogniwem, a teraz mamy nieprzerwany łańcuch w rodowodzie wody od komet i protogwiazd do przestrzeni międzygwiezdnej średni.”