Составлена первая молекулярная карта среды, в которой рождаются планеты
Связь между составом планет и местом их формирования была изучена благодаря ALMA. Исследовательская группа разработала карту химического состава околозвездных дисков пяти близлежащих звезд, определив связь между молекулами и рождением планет.
MAPS (Molecules with ALMA at Planet-forming Scales) - это программа, с помощью которой международная команда исследователей получила химическую карту высокого разрешения пяти протопланетных дисков. Благодаря радиотелескопу ALMA (Atamaca Large Millimeter/submillimeter Array) удалось проникнуть сквозь пыль и газ дисков и идентифицировать органические и неорганические молекулы.
Среди целей программы - понять связь между пылью и химическими субструктурами и определить основные органические резервуары в областях диска, где формируются планеты. Результаты исследования показывают, что во внутренней области диска существует большой резервуар органических молекул. Именно здесь обычно формируются планеты, которые впоследствии становятся каменистыми планетами. Кроме того, изученные диски оказались фабриками особого класса органических молекул, называемых нитрилами. Экстраординарность этого открытия связана с тем, что эти компоненты причастны к зарождению жизни на Земле.
Молекулы в протопланетных дисках
Вокруг молодых звезд находится скопление пыли и газа, образующее дисковую структуру. Те, что изучены международной группой ученых, охватывают звезды IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 и MWC 480, в которых были обнаружены ключи к возможному формированию планет.
Внутри дисков, чьи пылевые субструктуры известны, с беспрецедентным разрешением наблюдались различные простые и сложные молекулы. К ним относятся цианистый водород (HCN), формальдегид (H2CO), цианоацетилен (HC3N), ацетонил (CH3CN) и циклопропенилиден (c-C3H2). Последние содержат много углерода и с большей вероятностью могут служить сырьем для более крупных пребиотических молекул.
Хотя они уже были обнаружены в подобных структурах, MAPS - это первое исследование, в котором анализируются многочисленные скопления пыли и газа с высоким разрешением и чувствительностью, и обнаруживаются большие количества этих молекул во внутренних областях диска.
"Мы обнаружили более крупные органические молекулы, чем ожидалось, в 10-100 раз больше, расположенные во внутренних дисках, и их химический состав похож на химический состав комет в Солнечной системе".
По мнению астронома и научного сотрудника Джона Айли, присутствие этих молекул является ступенькой от более простых молекул к более сложным, необходимым для возникновения жизни.
Различные молекулярные грани дисков
Распределение молекул в диске не является равномерным, а значительно варьируется в его пределах. Исследователи изучали эти структуры в четырех различных спектральных конфигурациях, охватывающих 50 молекулярных линий 20 различных химических видов. Анализ спектров показал существование различных молекулярных граней для каждого диска. Это означает, что планеты одной системы, рожденные в разных регионах, могут иметь совершенно разный химический состав.
Например, области, где образуются планеты Юпитера, то есть газообразные экзопланеты с характеристиками, подобными Юпитеру, бедны углеродом и кислородом, но богаты более тяжелыми элементами, такими как метан. Поэтому в этих областях трудно развиваться мирам, в которых возможна жизнь.
Состав планеты - это снимок состава области диска, где она образовалась... и наоборот! То, что предоставляет MAPS, — это именно карта для астрономов, цель которой - связать состав диска с составом будущей планеты, понять ее историю и силы, которые привели к ее формированию.
Существование жизни за пределами Земли - один из величайших вопросов человечества. На протяжении многих лет проводились бесчисленные исследования и миссии с целью найти хоть какой-то ключ к утвердительному ответу. В дополнение к этим проектам MAPS раскрыл сложность среды, из которой происходят планеты. Выявление условий, необходимых для развития жизни на планете, начинается с изучения протопланетных дисков, из которых они происходят.
Таким образом, MAPS поможет нам ответить на вопросы о существовании жизни, но также вызовет новые вопросы, подпитывая жажду знаний, которая на протяжении веков двигала каждым ученым.