Исследователи с помощью массива телескопов ALMA обнаружили рядом с протозвездой вращающееся кольцо, содержащее органические молекулы. Это наблюдение показывает, что
органические материалы, образующиеся в межзвездном пространстве, переносятся в область формирования планет. Исследователи также обнаружили, что молекулярные частицы в зоне протопланетного диска отличаются от одной протозвезды к другой. Определение химического состава представляет собой новую попытку ответить на давний вопрос о том, является ли Солнечная система типичным примером планетарной системы.
Астрономам давно известно, что органические молекулы образуются в диффузных газовых облаках, плавающих между звездами. Считается, что в период образования Солнечной системы 4,6 миллиардов лет назад некоторые из этих органических молекул были перетянуты из межзвездного пространства в планетный диск. Позже эти молекулы сыграли важную роль в химической эволюции, приводящей к возникновению жизни на Земле. Тем не менее, до сих пор неизвестно, какие виды и количества органических молекул фактически поступают из межзвездного пространства. Хотя радиоастрономические наблюдения в течение последнего десятилетия показали, что насыщенные сложные органические молекулы, такие как метанол (CH3OH) и метилформиат (HCOOCH3), существуют вокруг протозвезд солнечного типа, их распределение было слишком компактно.
С ALMA международная команда под руководством Йоко Оя, аспиранта кафедры физики Университета Токио и Нами Сакаи, главного научного сотрудника RIKEN, изучали распределение различных органических молекул вокруг протозвезды солнечного типа IRAS 16293 -2422A с высоким пространственным разрешением. Они обнаружили кольцевую структуру сложных органических молекул вокруг протозвезды. Радиус кольца оказался в 50 раз шире, чем орбита Земли. Этот размер сравним с размером Солнечной системы, а кольцевая структура, скорее всего, представляет пограничную область между газом и вращающимся диском.
Схематическая иллюстрация падающего газа вокруг протозвезды. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Oya et al.
Наблюдения четко показали распределение больших органических молекул метилформиата (HCOOCH3) и сернистого карбонила (OCS). По-видимому, распределение метилформиата ограничивается более компактной областью вокруг протозвезды, чем распределение OCS. «Когда мы измерили движение газа, содержащего метилформиат с помощью эффекта Доплера, мы обнаружили вращение, специфичное для кольцевой структуры,» – сказал Оя. Таким образом, они определили вращающуюся кольцевую структуру метилформиата. Аналогичная кольцевая структура была найдена и для метанола.
Насыщенные органические молекулы образуются в межзвездном пространстве и сохраняются на поверхности пылинок. Вокруг внешней границы структуры диска они испаряются вследствие коллизии диска, падения материала и/или из-за нагрева излучением зарождающейся звезды. Этот результат является первым прямым доказательством того, что межзвездные органические материалы действительно попадают во вращающуюся структуру диска, который в конечном счете образует планетарную систему.
В 2014 году команда нашла аналогичную кольцевую структуру монооксида серы (SO) вокруг другой протозвезды солнечного типа L1527. В том случае ненасыщенные сложные органические молекулы, такие как CCH и циклический C3H2 были очень многочисленны, в то время как SO преимущественно существовал на границе между падающим газом и диском. Несмотря на то, что физическая структура L1527 подобна IRAS 16293-2422A, химический состав диска значительно отличается. Насыщенные сложные органические молекулы почти полностью отсутствуют в L1527.
Новые результаты, сравненные с предыдущими исследованиями, впервые наглядно демонстрируют, что материалы, перетянутые в планетарную систему, отличаются от звезды к звезде. Новый взгляд на химический состав является необходимым условием для полного понимания происхождения Солнечной системы и жизни на Земле.
