Den udviklende kemi af protoplanetariske diske

Planeter dannes af gas og støv i skiver, der omgiver unge stjerner. Kemikalier i disken, der let fordamper, kaldet flygtige stoffer, omfatter vigtige molekyler som vand, carbonmonoxid, nitrogen, samt andre simple organiske molekyler. Mængden af ​​flygtigt materiale, der akkumuleres i en planet, når den dannes, er en nøglefaktor for at bestemme planetens atmosfære og egnethed til liv, og afhænger af detaljerne i gas- og isreservoirerne i skiven på tidspunktet for planetdannelsen.

Da disksammensætninger udvikler sig over diskens levetid, astronomer, der er interesseret i planetsammensætning, arbejder hårdt på at forstå udviklingen af ​​diskkemi. De har allerede fastslået, at vand og kuliltegas er udtømt i unge systemer sammenlignet med deres overflod i det normale interstellare medium, nogle gange med så meget som en faktor på hundrede.

Nuværende tankegang hævder, at dette skyldes, at de flygtige stoffer er frosset fast på overfladerne af støvkorn, som derefter samler sig mod skivens kolde midterplan, hvor de forbliver frosset ud. Da hvert flygtigt stof har forskellige egenskaber, imidlertid, hver enkelt er udtømt i forskelligt omfang; ilt er det mest udtømte grundstof, efterfulgt af kulstof og derefter nitrogen. Denne generelle ramme forklarer observationerne af de få individuelle kilder, der er undersøgt, men astronomerne mangler stadig et systematisk syn på, hvordan flygtig kemi udvikler sig med tiden.

CfA astronomer Karin Oberg, Sean Andrews, Jane Huang, Chunhua Qi, og David Wilner var medlemmer af et team, der brugte ALMA-faciliteten til at studere flygtige stoffer i fem unge diskkandidater. De kombinerede resultaterne med data fra en tidlig undersøgelse af fjorten mere udviklede diske og modellerede dem for at udvikle et evolutionært syn på flygtig kemi i løbet af diskenes levetid. De konkluderer, at kulilte udtømmes hurtigt - i de første 0,5-1 million år af en disks levetid. De finder også, at de yngste genstande, dem, der stadig er dybt indlejret i deres hylster af fødselsmateriale, har distinkte kemiske signaturer sandsynligvis fordi molekyler i skiven er afskærmet fra den ultraviolette stråling, der kan forstyrre de kemiske bindinger.

Forskerne overvejer også, om fordampning af iskapperne kan tilføje ingredienser tilbage til gassen, men konkluderer, at der stadig er for mange usikkerheder tilbage til at nå frem til et endeligt svar, og de argumenterer for behovet for en større prøve af unge diske. Den nye undersøgelse er et væsentligt fremskridt i forståelsen af ​​udviklingen af ​​unges kemi, planetdannende skiver.