Водата в Слънчева система е възникнала милиарди години преди Слънцето (видео)

История на водата при формирането на планетите

Ваня Милева Последна промяна на 10 март 2023 в 00:01 5371 0

 Воден лед, превърнат в газ в V883 Ori

Кредит ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

V883 Ori е уникална протозвезда, чиято температура е достатъчно гореща, за да може водата в околозвездния ѝ диск да се превърне в газ, което дава възможност на радиоастрономите да проследят произхода на водата. Новите наблюдения с Голямата милиметрова/субмилиметрова антена на Атакама (ALMA) осигуряват първото потвърждение, че водата в нашата Слънчева система може да произхожда от същото място, от което произхожда водата в дисковете около протозвездите на други места във Вселената: междузвездната среда.

Наблюденията на вода в диска, формиращ се около протозвездата V883 Ori, разкриват сведения за формирането на кометите и планетите в нашата Слънчева система.

Изследвайки близка протозвезда, учени откриват наличие на вода в нейния околозвезден диск. 

Това е първото откриване на вода, заложена в протопланетарен диск без значителни промени в състава му.

Тези резултати още веднъж показват, че водата в нашата Слънчева система се е образувала милиарди години преди Слънцето. 

Новите наблюдения са проведени с "Големия милиметров/субмилиметров масив в Атакама" (ALMA - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), астрономически интерферометър от 66 радиотелескопа в пустинята Атакама в Северно Чили, които наблюдават електромагнитното излъчване при милиметрови и субмилиметрови дължини на вълните.

Новите наблюдения са публикувани в списание Nature.

Вода в диска, формиращ планета около V883 OrionisИлюстрацията показва планетообразуващия диск около звездата V883 Orionis. В най-външната част на диска водата е замръзнала под формата на лед и затова не може да бъде лесно открита. Изблик на енергия от звездата нагрява вътрешната част на диска до температура, при която водата става в газообразно състояние, което позволява на астрономите да я открият. Вмъкнатото изображение показва двата вида водни молекули, изследвани в този диск: нормална вода с един кислороден атом и два водородни атома и по-тежка версия, при която единият водороден атом е заменен с деутерий - тежък изотоп на водорода. Кредит: ESO/L. Calçada

V883 Orionis е протозвезда, разположена на около 1305 светлинни години от Земята в съзвездието Орион. Новите наблюдения на тази протозвезда помагат на учените да открият вероятна връзка между водата в междузвездната среда и водата в нашата Слънчева система, като потвърждават, че те имат сходен състав.

"Досега можехме да свържем Земята с кометите, а протозвездите - с междузвездната среда, но не можехме да свържем протозвездите с кометите. V883 Ori промени това и доказа, че водните молекули в тази система и в нашата Слънчева система имат сходно съотношение на деутерий и водород", коментира Джон Тобин, астроном в Националната радиоастрономическа обсерватория (NRAO) към Националната научна фондация и водещ автор на новата статия.

С помощта на ALMA астрономите откриват химическата сигнатура на газообразна вода в диска V883 Orionis, в който се формират планети. Това действа като времева марка за формирането на водата, позволявайки ни да проследим нейния път. Кредит: ESO

Наблюдението на вода в околозвездните дискове около протозвезди е трудно, тъй като в повечето системи водата присъства под формата на лед. Когато учените наблюдават протозвезди, те търсят линията на водния сняг или линията на леда - мястото, където водата преминава от предимно лед в газ, което радиоастрономията може да наблюдава в детайли.

"Ако снежната линия се намира твърде близо до звездата, няма достатъчно газообразна вода, която да бъде лесно откриваема, а праховият диск може да блокира голяма част от водните емисии. Но ако снежната линия е разположена по-далеч от звездата, има достатъчно газообразна вода, за да бъде открита, и това е случаят с V883 Ori", отбелязва Тобин, добавяйки, че уникалното състояние на протозвездата е направило този проект възможен.

Дискът на V883 Ori е доста масивен и е достатъчно горещ, за да може водата в него да се превърне от лед в газ. Това превръща тази протозвезда в идеална цел за изучаване на растежа и еволюцията на слънчевите системи с помощта на радиовълни.

В повечето случаи водата в околозвездните дискове, заобикалящи протозвездите, е под формата на лед, който понякога се простира на големи разстояния от звездата. В случая с V883 Ori снежната линия се простира на 80 AU от звездата - това е 80 пъти повече от разстоянието между Земята и Слънцето, както е показано на тази анимация. Но температурата на V883 Ori е достатъчно висока, за да може голяма част от леда в диска ѝ да се превърне в газ, което дава възможност на радиоастрономите да изследват тази вода в детайли. Новите наблюдения с ALMA разкриват, че водата в диска на V883 Ori е със същия основен състав като водата на обектите в нашата Слънчева система. Това предполага, че водата в нашата Слънчева система се е образувала милиарди години преди Слънцето в междузвездната среда. Кредит: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B.Saxton (NRAO/AUI/NSF)

За да свържат водата в протопланетния диск на V883 Ori с тази в нашата Слънчева система, екипът измерва нейния състав с помощта на високочувствителните приемници на ALMA в диапазона 5 (1,6 mm) и 6 (1,3 mm) и установява, че тя остава относително непроменена между всеки етап от формирането на Слънчевата система: протозвезда, протопланетен диск и комети.

"Това означава, че водата в нашата Слънчева система се е образувала много преди да се формират Слънцето, планетите и кометите. Вече знаехме, че в междузвездната среда има много воден лед. Нашите резултати показват, че тази вода се е вградила директно в Слънчевата система по време на нейното формиране", коментира Мерел ван 'т 'Хоф (Merel van ‘t ’Hoff), астроном от Мичиганския университет и съавтор на статията. "Това е вълнуващо, тъй като предполага, че и други планетни системи би трябвало да са получили големи количества вода."

Диск за формиране на планети около V883 OrionisТърсейки произхода на водата в нашата Слънчева система, учените се насочват към V883 Orionis - уникална протозвезда, разположена на 1305 светлинни години от Земята. За разлика от други протозвезди, околозвездният диск около V883 Ori е достатъчно горещ, за да може водата в него да се превърне от лед в газ, което дава възможност на учените да изследват състава му с помощта на радиотелескопи като тези в ALMA. Радионаблюденията на протозвездата разкриват вода (оранжево), прах (зелено) и молекулярен газ (синьо), което предполага, че водата на тази протозвезда е изключително подобна на водата на обекти в нашата Слънчева система и може да има сходен произход. Кредит: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Изясняването на ролята на водата в развитието на комети и планети е от решаващо значение за изграждането на представа за това как се е развила нашата собствена Слънчева система. Въпреки че се смята, че Слънцето се е формирало в плътен звезден куп, а V883 Ori е сравнително изолирана, без близки звезди, двете имат едно важно общо нещо: и двете са се формирали в гигантски молекулярни облаци.

"Известно е, че по-голямата част от водата в междузвездната среда се образува под формата на лед върху повърхността на малки прахови зърна в облаците. Когато тези облаци колапсират под влияние на собствената си гравитация и образуват млади звезди, водата се оказва в дисковете около тях. В крайна сметка дисковете еволюират и ледените прахови зърна се коагулират, образувайки нова слънчева система с планети и комети", обяснява Марго Лемкер (Margot Leemker), астроном в Лайденския университет и съавтор на статията. "Ние показахме, че водата, която се образува в облаците, следва този сценарий почти непроменена. Така че, като разглеждаме водата в диска на V883 Ori, ние по същество гледаме назад във времето и виждаме как е изглеждала нашата собствена Слънчева система, когато е била много по-млада."

Звездата V883 Orionis в съзвездието ОрионV883 Orionis е протозвезда, разположена на около 1305 светлинни години от Земята в съзвездието Орион. Кредит: ESO/IAU и Sky & Telescope

"V883 Ori е липсващото звено и сега имаме непрекъсната верига в произхода на водата от кометите и протозвездите до междузвездната среда", добавя Тобин.

Справка: “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars” by John J. Tobin, Merel L. R. van ’t Hoff, Margot Leemker, Ewine F. van Dishoeck, Teresa Paneque-Carreño, Kenji Furuya, Daniel Harsono, Magnus V. Persson, L. Ilsedore Cleeves, Patrick D. Sheehan and Lucas Cieza, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05676-z

Източник: Astonishing Discovery Reveals Water in Our Solar System May Have Originated Billions of Years Before the Sun
National Radio Astronomy Observatory

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !