Tilbagetrækkende snelinje afslører organiske molekyler omkring den unge stjerne

Astronomer, der bruger ALMA, har opdaget komplekse organiske molekyler omkring den unge stjerne V883 Ori. Et pludseligt udbrud fra denne stjerne frigiver molekyler fra de iskolde forbindelser i den planetdannende skive. Diskens kemiske sammensætning svarer til kometernes i det moderne solsystem. Følsomme ALMA-observationer gør det muligt for astronomer at rekonstruere udviklingen af ​​organiske molekyler fra solsystemets fødsel til de objekter, vi ser i dag.

Forskerholdet ledet af Jeong-Eun Lee (Kyung Hee University, Korea) brugte Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til at detektere komplekse organiske molekyler, herunder methanol (CH ₃ Åh), acetone (CH ₃ COCH ₃ ), acetaldehyd (CH ₃ CHO), methylformiat (CH ₃ OCHO), og acetonitril (CH ₃ CN). Dette er første gang, at acetone entydigt blev detekteret i en planetdannende region eller protoplanetarisk skive.

Forskellige molekyler er frosset i is omkring mikrometerstore støvpartikler i protoplanetariske skiver. V883 Oris pludselige opblussen opvarmer skiven og sublimerer isen, som frigiver molekylerne til gas. Området i en skive, hvor temperaturen når molekylernes sublimeringstemperatur, kaldes "snelinjen". Radierne af snelinjer er omkring nogle få astronomiske enheder (au) omkring normale unge stjerner, imidlertid, de er forstørret næsten 10 gange omkring bristende stjerner.

"Det er svært at afbilde en disk på størrelse med nogle få au med nuværende teleskoper, sagde Lee. "Men omkring en udbrudsstjerne, is smelter i et bredere område af skiven, og det er lettere at se fordelingen af ​​molekyler. Vi er interesserede i fordelingen af ​​komplekse organiske molekyler som livets byggesten."

Is, herunder frosne organiske molekyler, kunne være tæt forbundet med livets oprindelse på planeter. I vores solsystem, kometer er i fokus på grund af deres rige iskolde forbindelser. For eksempel, den europæiske rumorganisations legendariske kometforsker Rosetta fandt rig organisk kemi omkring kometen Churyumov-Gerasimenko. Kometer menes at være blevet dannet i det ydre koldere område af proto-solsystemet, hvor molekylerne var indeholdt i is. Undersøgelse af den kemiske sammensætning af is i protoplanetariske skiver er direkte relateret til at undersøge oprindelsen af ​​organiske molekyler i kometer, og oprindelsen af ​​livets byggesten.

Takket være ALMAs skarpe syn og den forstørrede snegrænse på grund af stjernens opblussen, astronomerne opnåede den rumlige fordeling af methanol og acetaldehyd. Fordelingen af ​​disse molekyler har en ringlignende struktur med en radius på 60 au, som er dobbelt så stor som Neptuns bane. Forskerne antager, at inde i denne ring er molekylerne usynlige, fordi de er skjult af tykt støvet materiale, og er usynlige uden for denne radius, fordi de er frosset i is.

"Da stenede og iskolde planeter er lavet af solidt materiale, den kemiske sammensætning af faste stoffer i skiver er af særlig betydning. Et udbrud er en unik chance for at undersøge friske sublimater, og dermed sammensætningen af ​​faste stoffer, " siger Yuri Aikawa ved University of Tokyo, et medlem af forskergruppen.

V883 Ori er en ung stjerne beliggende 1300 lysår væk fra Jorden. Denne stjerne oplever et såkaldt FU Orionis type udbrud, en pludselig stigning i lysstyrken på grund af en bristende strøm af materiale, der strømmer fra skiven til stjernen. Disse udbrud varer kun i størrelsesordenen 100 år. Derfor, chancen for at observere et udbrud er ret sjælden. Imidlertid, da unge stjerner med en bred vifte af aldre oplever FU Ori-udbrud, astronomer forventer at kunne spore isens kemiske sammensætning gennem hele udviklingen af ​​unge stjerner.

Disse observationsresultater er publiceret som Lee et al. "Issammensætningen i skiven omkring V883 Ori afsløret ved sit stjerneudbrud" i Natur astronomi den 4. februar, 2019.