La distribuzione della polvere è mostrata in arancione e la distribuzione del metanolo, una molecola organica, è mostrato in blu. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Lee et al.V883Ori
Gli astronomi che utilizzano ALMA hanno rilevato molecole organiche complesse attorno alla giovane stella V883 Ori. Un'esplosione improvvisa di questa stella sta rilasciando molecole dai composti ghiacciati nel disco di formazione del pianeta. La composizione chimica del disco è simile a quella delle comete del moderno sistema solare. Le osservazioni sensibili di ALMA consentono agli astronomi di ricostruire l'evoluzione delle molecole organiche dalla nascita del sistema solare agli oggetti che vediamo oggi.
Il gruppo di ricerca guidato da Jeong-Eun Lee (Kyung Hee University, Corea) ha utilizzato l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per rilevare molecole organiche complesse tra cui metanolo (CH 3 OH), acetone (CH 3 COCH 3 ), acetaldeide (CH 3 CHO), formiato di metile (CH 3 OCCO), e acetonitrile (CH 3 CN). Questa è la prima volta che l'acetone è stato rilevato senza ambiguità in una regione di formazione di pianeti o in un disco protoplanetario.
Varie molecole sono congelate nel ghiaccio attorno a particelle di polvere di dimensioni micrometriche in dischi protoplanetari. L'improvvisa fiammata di V883 Ori sta riscaldando il disco e sublimando il ghiaccio, che rilascia le molecole in gas. La regione in un disco in cui la temperatura raggiunge la temperatura di sublimazione delle molecole è chiamata "linea della neve". I raggi delle linee di neve sono circa poche unità astronomiche (au) attorno a normali giovani stelle, però, sono ingranditi quasi 10 volte attorno alle stelle che esplodono.
"È difficile immaginare un disco della scala di poche au con i telescopi attuali, " disse Lee. "Tuttavia, intorno a una stella sfogo, il ghiaccio si scioglie in un'area più ampia del disco ed è più facile vedere la distribuzione delle molecole. Siamo interessati alla distribuzione di complesse molecole organiche come elementi costitutivi della vita".
La parte esterna del disco è fredda e le particelle di polvere sono ricoperte di ghiaccio. ALMA ha rilevato varie molecole organiche complesse attorno alla linea d'acqua della neve nel disco. Credito:Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone
Ghiaccio, comprese le molecole organiche congelate, potrebbe essere strettamente correlato all'origine della vita sui pianeti. Nel nostro sistema solare, le comete sono al centro dell'attenzione a causa dei loro ricchi composti ghiacciati. Per esempio, il leggendario esploratore di comete dell'Agenzia spaziale europea Rosetta ha scoperto una ricca chimica organica attorno alla cometa Churyumov-Gerasimenko. Si pensa che le comete si siano formate nella regione più fredda esterna del sistema proto-solare, dove le molecole erano contenute nel ghiaccio. Il sondaggio della composizione chimica del ghiaccio nei dischi protoplanetari è direttamente correlato al sondaggio dell'origine delle molecole organiche nelle comete, e l'origine degli elementi costitutivi della vita.
Grazie alla visione nitida di ALMA e alla linea della neve allargata a causa del bagliore della stella, gli astronomi hanno ottenuto la distribuzione spaziale del metanolo e dell'acetaldeide. La distribuzione di queste molecole ha una struttura ad anello con un raggio di 60 au, che è il doppio dell'orbita di Nettuno. I ricercatori ipotizzano che all'interno di questo anello le molecole siano invisibili perché oscurate da materiale spesso e polveroso, e sono invisibili al di fuori di questo raggio perché sono congelati nel ghiaccio.
"Dato che i pianeti rocciosi e ghiacciati sono fatti di materiale solido, la composizione chimica dei solidi nei dischi è di particolare importanza. Uno sfogo è un'occasione unica per indagare su sublimati freschi, e quindi la composizione dei solidi, " dice Yuri Aikawa dell'Università di Tokyo, un membro del gruppo di ricerca.
Illustrazione schematica della composizione dei dischi protoplanetari in stato normale e fase di esplosione. V883 Ori sta vivendo un'esplosione di FU Orionis e l'aumento della temperatura del disco spinge la linea della neve verso l'esterno, provocando il rilascio di varie molecole contenute nel ghiaccio in gas. Credito:Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone
V883 Ori è una giovane stella situata a 1300 anni luce di distanza dalla Terra. Questa stella sta vivendo una cosiddetta esplosione di tipo FU Orionis, un improvviso aumento di luminosità dovuto a un torrente esplosivo di materiale che scorre dal disco alla stella. Queste esplosioni durano solo nell'ordine di 100 anni. Perciò, la possibilità di osservare uno scoppio è piuttosto rara. Però, poiché le giovani stelle con una vasta gamma di età sperimentano FU Ori bursts, gli astronomi si aspettano di poter tracciare la composizione chimica del ghiaccio durante l'evoluzione delle giovani stelle.
Questi risultati di osservazione sono pubblicati come Lee et al. "La composizione del ghiaccio nel disco attorno a V883 Ori rivelata dalla sua esplosione stellare" in Astronomia della natura il 4 febbraio 2019.
