Планеты рождаются в космических супах
Любители супа знают, что существует множество различных видов супов, в состав которых входит широкий выбор вкусных ингредиентов, делающих их уникальными. 15 сентября 2021 года астрономы Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс, обнародовали новые доказательства, связанные с «космическими супами» вокруг звезд, из которых формируются далекие экзопланеты . Эти космические супы представляют собой смесь химических веществ в протопланетных дисках вокруг молодых звезд. Эти диски являются местом рождения планет . Астрономы составили карту ингредиентов - химических веществ в пяти различных протопланетных дисках - с необычайной детализацией. Они обнаружили, что, как и в случае с кулинарными фаворитами на Земле, нет двух одинаковых космических супов.
Астроном Карин Оберг из CfA руководила картографическим проектом.
Интересует космос? Помогите EarthSky продолжать показывать вам, что там наверху. Пожертвуйте все, что можете, на нашу ежегодную краудфандинговую кампанию.
Не менее 20 новых рецензируемых статей под общим названием «Молекулы с ALMA в масштабах формирования планет (MAPS)» были приняты для публикации (ожидающей рассмотрения) в приложении к астрофизическому журналу . В настоящее время они также доступны в виде препринтов на arXiv (указаны первые 20 статей).
Последствия для жизни
В частности, астрономы исследовали пять различных протопланетных дисков и обнаружили десятки различных органических молекул. Протопланетные диски - это массивные дискообразные облака газа и пыли вокруг молодых звезд. Фактически, именно в этих дисках образуются планеты. Все эти супы из органических молекул отличаются друг от друга и, следовательно, могут иметь значение для возможности жизни.
Как сказал Оберг в своем заявлении :
Эти формирующие планеты диски изобилуют органическими молекулами, некоторые из которых участвуют в происхождении жизни здесь, на Земле. Это действительно интересно; химические вещества в каждом диске в конечном итоге повлияют на тип планет, которые образуются, и определят, могут ли планеты содержать жизнь.
Каждый суп уникален
Однако органические химические вещества не распределяются по дискам равномерно. Вместо этого их расположение более случайное, а это означает, что каждый суп уникален со своей смесью ингредиентов. Это говорит о том, что планеты могут образовываться в самых разных химических средах. Как объяснил Эберг, расположение планеты на диске также имеет большое значение:
Наши карты показывают, что очень важно, где в диске формируется планета. Многие химические вещества в дисках являются органическими, и распределение этих органических веществ сильно варьируется в пределах конкретного диска. Две планеты могут образовываться вокруг одной звезды и иметь очень разные органические составы и, следовательно, предрасположенности к жизни.
Наша команда использовала эти карты, чтобы показать, где в дисках расположены некоторые из формирующихся планет, что позволило ученым связать наблюдаемые химические супы с будущим составом конкретных планет.
Расположение, расположение, расположение
Всего исследователи нанесли на карту 18 различных органических молекул в протопланетных дисках. Это включает цианистый водород и другие нитрилы, связанные с происхождением жизни. Исследование Maps III, в ходе которого были определены конкретные местоположения молекул, проводилось аспирантом CfA Чарльзом Лоу . Ло и его коллеги использовали Большую миллиметровую / субмиллиметровую матрицу Атакамы (ALMA) в 2018 и 2019 годах для изучения пяти протопланетных дисков.
Действительно, им удалось собрать столько данных, что на анализ результатов ушло два года. Для хранения данных также требовался жесткий диск емкостью 100 терабайт. Данных было не только много, они также преподносили сюрпризы, и Ло отметил, что:
Понимание химии, происходящей даже в одном диске, намного сложнее, чем мы думали. Каждый отдельный диск выглядит совершенно непохожим на следующий, со своим собственным отличительным набором химических субструктур. Планеты, образующиеся в этих дисках, будут испытывать совершенно разные химические среды.
В поисках новорожденных планет
Ричард Тиг , научный сотрудник CfA, занимающийся исследованием субмиллиметровых массивов, использовал данные и изображения, собранные MAPS, для поиска новорожденных планет в протопланетных дисках. Их трудно увидеть напрямую из-за непрозрачного газа и пыли. Он сказал :
Это похоже на попытку увидеть рыбу под водой. Мы знаем, что они там, но не можем заглянуть так далеко. Мы должны искать тонкие признаки на поверхности воды, такие как рябь и волны.
Несмотря на это, исследователям повезло. Тиг проанализировал скорости газа в двух из пяти протопланетных дисков. Эти диски были вокруг молодых звезд HD 163296 и MWC 480 . Соответственно, они обнаружили небольшие отклонения в скорости в определенных частях дисков, обнаружив, что в каждый из дисков встроена молодая Юпитероподобная планета.
По мере роста планет они будут постепенно вырезать промежутки в дисках, как и другие промежутки, которые уже существуют и могут быть видны в телескопы. Предстоящий космический телескоп Джеймса Уэбба должен быть в состоянии обнаружить сами планеты, как отметил Тиг:
Он должен обладать чувствительностью, чтобы точно определять планеты.
Будет интересно посмотреть, сколько новорожденных планет найдет Уэбб и какие ингредиенты присутствуют в их отдельных супах.
Итог: Астрономы в Центре астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт (CfA) обнаружили, что планеты рождаются в космических супах из органических молекул. Эти супы состоят из разных ингредиентов, что приводит к большому разнообразию планет.
