Астрономы изучили состав «кирпичиков жизни» у далекой звезды

Вспышка на молодой звезде помогла планетологам впервые изучить то, какие органические молекулы присутствуют в первичной материи, из которой формируются планеты, кометы и астероиды. Их выводы были представлены в журнале Nature Astronomy.

"Количество и доли органики, которые мы нашли в окрестностях V883 Ориона, в целом были похожи на то, что присутствует в кометах. С другой стороны, были и важные отличия. Это говорит о том, что диск претерпевает химическую эволюцию. Другие вспышки помогут нам понять, как эти процессы влияют на формирование "кирпичиков жизни", — заявил Чон-Ын Ли (Jeong-Eun Lee) из университета Кюн-Хи в Сеуле (Корея).

Сегодня у ученых почти нет сомнений в том, что планеты начинают свое рождение внутри плоского газопылевого диска, заполненного мелкими частицами пыли и плотными клубами. Их формирование заканчивается в ходе серий столкновений планетизималей — "зародышей" планет размером с Весту или Цереру, а также крупных комет и астероидов.

Земля и три ее соседки родились в результате слияния подобных тел, полностью лишенных воды и органики. Это произошло из-за того, что свет молодого Солнца разрушил или испарил все запасы льда в "теплой" части протопланетного диска, простирающейся фактически до текущей орбиты Юпитера.

По этой причине ученые сегодня наиболее активно дискутируют о двух взаимосвязанных вещах — о том, когда и куда исчезла эта "первичная" вода и органика, и о том, откуда они впоследствии взялись на Земле и Марсе. И на тот, и на другой вопрос пока нет однозначных ответов, хотя ученые активно пытаются разрешить их, изучая состав самых холодных и далеких комет и древних метеоритов.

Относительно недавно, в 2013 году, у астрономов появилась альтернативная возможность разрешить эту загадку. Микроволновому телескопу ALMA впервые удалось получить детальные фотографии протопланетного диска у новорожденной звезды и увидеть так называемую "линию снега".

Этим словом ученые называют условную границу между теплой и холодной половинами диска, где лед и замороженная в нем органика постепенно тают под воздействием света и тепла молодого светила. Наблюдая за этой структурой, планетологи надеялись точно измерить доли различных летучих веществ, в том числе аминокислот, углеводов и прочих "кирпичиков жизни" в этой первичной материи.

Достаточно быстро, как отмечает Ли, стало ясно, что подобные наблюдения почти невозможно провести. Линия снега у большинства открытых протопланетных дисков находилась слишком близко к звезде, что не позволяло разглядеть ее даже при помощи самых мощных наземных и орбитальных телескопов.

Решить эту проблему помог случай. Два года назад Ли и его коллеги начали наблюдать за новорожденной звездой V883 в созвездии Ориона, удаленной от нас на 1300 световых лет. В это время на ее поверхности произошла вспышка, в результате которой "линия снега" была отброшена далеко на окраины диска, оказавшись примерно на таком же расстоянии от звезды, что Нептун от Солнца.
Ученые воспользовались этим и провели две первых "переписи" органики в протопланетном диске в сентябре 2017 года и в феврале прошлого года. Эти наблюдения завершились успехом — корейские планетологи нашли внутри линии снега большие количества спиртов, альдегидов, ацетона, сахаров и других сложных "кирпичиков жизни".

Что интересно, доли изотопов водорода и углерода и некоторых органических веществ в них были крайне необычными и для облаков газа, где рождаются звезды, и для комет Солнечной системы. Как предполагают Ли и его коллеги, это говорит о том, что органика продолжает активно формироваться внутри диска после рождения звезды, в чем сомневались некоторые планетологи.

Еще более любопытным стало открытие того, что точки с высокой концентрацией метанола и некоторых других "кирпичиков жизни" были зафиксированы не внутри "линии снега", а в теплой части диска. По мнению астрономов, их источниками могут быть планетизимали или формирующиеся планеты, сталкивающиеся между собой. Новые наблюдения, как надеются ученые, помогут это проверить.