Čudna zvezdna kemija lahko razkrije skrivnosti planetarnih diskov

Plin pade navznoter proti zvezdi

Umetnikova ilustracija rotirajočega plina navznoter proti novonastali zvezdi. Centrifugalna pregrada, obarvana modro, določa mejo med zvezdno ovojnico in prostelarnim diskom, ki bi sčasoma lahko gostil planete. Slika je bila objavljena 12. februarja 2014. (Zasluga za sliko: Nami Sakai)



Oblak prašnega plina okoli mlade zvezde, podobne soncu, astronome preseneča s svojo nenavadno kemijo, kar kaže, da so takšni diski, ki tvorijo planet, lahko bolj zapleteni, kot se je prej mislilo.

Mednarodna skupina znanstvenikov je uporabila velikanski radijski teleskop ALMA v čilski puščavi Atacama za odkrivanje pomembnih kemičnih sprememb v oblaku zvezdnega prahu vzdolž območja, znanega kot centrifugalna pregrada, kjer gravitacija ne premaga več centrifugalne sile, ki vrti plin.





'Spektralne črte teh manjših [kemičnih] vrst so zaradi njihove nizke številčnosti šibke,' je za Space.com v e -pošti povedala vodilna znanstvenica Nami Sakai z Univerze v Tokiu. Sakai je vodil skupino znanstvenikov, ki so preučevali mlado zvezdo in njen plinski oblak približno 450 svetlobnih let od Zemlje. [Neverjetne slike z radijskega teleskopa ALMA (galerija)]

'Toda zaradi visoke občutljivosti ALMA smo jih lahko opazovali in uspeli smo odkriti drastično kemično spremembo na centrifugalni pregradi. Takšno raziskovanje še ni bilo opravljeno. '



Sestavljen iz več deset majhnih radijskih teleskopskih posod, bo teleskop ALMA eden najmočnejših na svetu. Oglejte si, kako velikanski radijski teleskop ALMA deluje v tej infografiki Space.com.

Sestavljen iz več deset majhnih radijskih teleskopskih posod, bo teleskop ALMA eden najmočnejših na svetu. Oglejte si, kako velikanski radijski teleskop ALMA deluje v tej infografiki Space.com .(Zasluga za sliko: Karl Tate, umetnik za infografiko Space.com)



Zanimiva kemija okoli zvezde

Gravitacija združuje oblake plina v vesolju, da nastane nove zvezde v njihovem središču. Plin, ki ostane po zvezdnem rojstvu, se še naprej vrti okoli nove zvezde in tvori disk, ki je dodatno obdan s plinsko ovojnico. Z uporabo spreminjajoče se kemije, ki obstaja na meji, bi lahko ekipa natančno označila mejo obeh.

Znanstveniki lahko te regije preiskujejo s preučevanjem spektralnih linij, ki jih oddajajo preproste molekule, kot je ogljikov monoksid. Z izboljšanjem tehnologije so v takšnih oblakih opazili druge preproste pline, dokončanje ALMA in njena visoka občutljivost ter prostorska ločljivost pa naj bi povzročili še več molekul, kot sta ciklični-ciklopropeniliden (C3H2) in žveplov monoksid (SO ), ki jih je zaznala Sakaijeva ekipa.

Ciklični-C3H2 so odkrili v različnih vesoljskih regijah, kjer ima ključno vlogo pri proizvodnji drugih ogljikovodikov, vendar je visoko reaktivno molekulo mogoče najti le v laboratorijih na Zemlji. Preživi v okoljih, kot so medzvezdni oblaki, ker so gostota in temperature nižje kot pri Zemlji.

Sakai je imel prej preučeval mlado zvezdo , ki se nahaja v molekularnem oblaku Taurus. Gosti oblak je od Sonca oddaljen približno 450 svetlobnih let, zaradi česar je Zemlji najbližje veliko območje oblikovanja zvezd. Njena ekipa je že odkrila bogate molekule ogljikove verige in si je želela uporabiti ALMA za raziskovanje njihovega izvora in usode. [ Video: Vrtec Baby Stars, ki ga je opazil Chandra ]

'Med tem opazovanjem smo nepričakovano našli kemično spremembo na centrifugalni pregradi,' je dejala.

Rotacija, ki je pripomogla k rojstvu mlade zvezde, se nadaljuje tudi po njenem nastanku. Gravitacija potegne plin proti zvezdi, vendar razdalja omejuje njegov doseg. Pri centrifugalni pregradi sila vrtenja odtehta silo teže in zvezda lahko dlje pade navznoter.

Plin, ki vsebuje ciklični C3H2, se kopiči na zunanjem robu pregrade in povečuje gostoto. Temperature zagozdenega plina nenadoma narastejo od minus 243 stopinj Celzija (minus 405 stopinj Fahrenheita) do temperatur minus 213 C (minus 351 F) ali višje. Povečanje toplote je omogočilo, da delci SO skočijo neposredno iz trdne v plinsko fazo v procesu, znanem kot sublimacija. Kompleksne kemikalije obstajajo le zunaj pregrade; v notranjosti bi obe zmrznili na prašnih zrnih, zaradi česar bi njihove spektralne črte izginile in označile mejo med diskom in ovojnico.

Raziskava je bila danes (12. februarja) objavljena na spletu v reviji Nature.

Odprite zvezdno kopico Messier 50

Vpogled v sončni sistem

Sistem je podoben zgodnjemu sončnemu sistemu. Mlada zvezda ima maso le 0,18 -kratno maso sonca. Splošen ovoj plina okoli mlade zvezde se razteza do tisočkrat večje razdalje od Zemlje do sonca, znane kot astronomska enota (AU). Disk, prihodnje rojstno mesto planetov, doseže 90 AU, razdaljo, ki ustreza meglico plina okoli sonca.

'Polmer centrifugalne pregrade ustreza zunanjemu robu sončne meglice,' je dejal Sakai. 'Zato ima lahko potencialno povezavo z velikostjo planetarnega sistema, ki ga je treba oblikovati.'

Sakai ne predvideva, da je zapletena kemija zunanje ovojnice edinstvena. Kemično spremembo na centrifugalni pregradi povzroča temeljna fizika. Morda bo pomagalo razumeti ne le nastanek drugih zvezd in planetarnih sistemov, ampak tudi nastanek zgodnjega sončnega sistema.

Opazovanja mlade zvezde so bili izvedeni z radijskim teleskopom ALMA - ime je okrajšava za Atacama Large Millimeter Array - leta 2012. Takrat je teleskop obsegal do 25 anten. Marca 2013 je vseh 66 anten v nizu radijskih teleskopov ALMA postalo popolnoma aktivnih, kar je omogočilo še podrobnejše študije.

Sakai upa, da bo v celoti izkoristil teleskop.

'V tem viru moramo opazovati druge molekularne vrste z višjo prostorsko ločljivostjo, da pojasnimo celoten pogled na kemično spremembo. Prav tako je treba potrditi, ali se podobne situacije pojavljajo pri drugih protozvezdah, «je dejala. 'To je mogoče storiti z ALMA pri njenem polnem delovanju.'

Sledi nam @Spacedotcom , Facebook in Google+ . Izvirni članek o Space.com .