Ученые раскрывают секреты образования планет и происхождения жизни

Колоссальные 20 новых научных работ используют данные, собранные множеством радиотарелок, расположенных высоко в чилийской пустыне, чтобы раскрыть тайны образования планет. Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Атакамы (ALMA) специализируется на изучении того, что ученые называют протопланетными дисками, беспорядка материала, который окружает молодые звезды и в конечном итоге объединяется, чтобы строить планеты.

В то время как ученые проводят много работы по анализу уже сформированных экзопланет, изучение протопланетных дисков также дает возможность увидеть, как все эти ингредиенты перемешаны и распределены. В новом наборе из 20 статей, опубликованных в серии дополнений к астрофизическому журналу, представлены результаты исследовательской программы под названием «Молекулы с ALMA в масштабах формирования планет» (MAPS), в которой используется мощное оборудование для изучения протопланетных дисков.

В одной из новых статей показано присутствие более дюжины органических молекул в пяти различных протопланетных дисках. Органические молекулы, содержащие углерод, представляют особый интерес для ученых, пытающихся понять, как зарождается жизнь. «Эти планетообразующие диски изобилуют органическими молекулами, некоторые из которых участвуют в происхождении жизни здесь, на Земле», — сказала Карин Оберг, астроном из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского (CfA) и главный исследователь MAPS. в заявлении.

«Это действительно захватывающе; химические вещества в каждом диске в конечном итоге повлияют на тип планет, которые образуются — и определят, могут ли планеты содержать жизнь».

Карты не только показывают, что органические соединения существуют в протопланетных дисках, они показывают, что распределение таких ингредиентов варьируется. Таким образом, две планеты, формирующиеся в разных частях одного протопланетного диска, могут иметь совершенно разные запасы этих соединений.

«Наши карты показывают, что очень важно, где в диске формируется планета», — сказал Оберг. «Две планеты могут образовываться вокруг одной звезды и иметь очень разные органические составы и, следовательно, предрасположенности к жизни». Помимо поиска различных ингредиентов, исследование также выявило соединения, построенные на основе дейтерия, который представляет собой форму водорода, вдвое более тяжелую, чем наиболее часто встречающийся аромат этого элемента.

Исследование показало, что уровни дейтерия различаются по всему диску, при этом гораздо меньше атома находится ближе к звезде в центре диска. Ученые, работающие над исследовательским комплексом, также смогли обнаружить самые ранние признаки слияния планеты из диска.

Обычно это очень сложно — та же пыль и мусор, которые образуют сам диск, также блокируют крошечные детские стадии планет. «Это похоже на попытку увидеть рыбу под водой», — сказал в том же заявлении Ричард Тиг, астроном из CfA и руководитель сегмента проекта MAPS. «Мы знаем, что они там, но мы не можем заглядывать так далеко вниз. Мы должны искать тонкие признаки на поверхности воды, такие как рябь и волны».

Другой сегмент исследования MAPS был сосредоточен на предшественниках массивных планет, подобных Юпитеру, в которых такие элементы, как углерод и кислород, казались гораздо более редкими, чем такие соединения, как метан.

«Наши результаты показывают, что многие газовые гиганты могут образовываться с чрезвычайно бедной кислородом (богатой углеродом) атмосферой, что бросает вызов текущим ожиданиям относительно состава планет», — сказал Артур Босман, астроном из Мичиганского университета и ведущий автор одной из статей. в другом заявлении.

В целом исследование показывает, что есть еще много чего узнать о том, что окружает молодые звезды, как формируются планеты и что это означает для Вселенной и перспектив жизни в ней. «Мы надеемся использовать ALMA для поиска следующих ступеней химической сложности в этих дисках», — сказал в другом заявлении Джон Или, астроном из Университета Лидса в Великобритании и ведущий исследователь нового исследования MAPS. «Если мы их обнаружим, мы будем еще ближе к пониманию того, как сырые ингредиенты жизни могут быть собраны вокруг других звезд».