Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) dokonała pierwszego w historii obserwacyjnego rozdzielenia linii śniegu w dysku protoplanetarnym. Linia ta wskazuje gdzie temperatura w dysku otaczającym młodą gwiazdę spada wystarczająco nisko, aby uformował się śnieg. Dramatyczne zwiększenie jasności młodej gwiazdy V883 Orionis poprzez błysk rozgrzało wewnętrzne obszary dysku, odsuwają linię śniegu na znacznie dalsza odległość niż zazwyczaj w przypadku protogwiazd. Pozwoliło to na jej zaobserwowanie po raz pierwszy. Wyniki zostały opublikowane 14 lipca 2016 r. w czasopiśmie „Nature”.

Młode gwiazdy często są otoczone przez gęste, rotujące dyski gazu i pyłu, znane jako dyski protoplanetarne, z których rodzą się planety. Ciepło od typowej młodej gwiazdy typu słonecznego powoduje, że woda w dysku protoplanetarnym jest w stanie gazowym do odległości około 3 au od gwiazdy — mniej niż trzykrotna średnia odległość pomiędzy Ziemią, a Słońcem — albo około 450 millionów kilometrów. Dalej, z powodu ekstremalnie małego ciśnienia, cząsteczki wody przechodzą bezpośrednio ze stanu gazowego do postaci patyn lodu na ziarnach pyłu i innych cząsteczkach. Obszar w dysku protoplanetarnym, w którym woda przechodzi pomiędzy gazem, a fazą stałą, jest znany jako linia śniegu.

Ale gwiazda V883 Orionis jest nietypowa. Jej dramatyczny wzrost jasności przesunął linię śniegu dla wody na odległość około 40 au (około 6 miliardów kilometrów, albo prawie do odległości orbity planety karłowatej Pluton w Układzie Słonecznym). Tak olbrzymie oddalenie, w połączeniu z rozdzielczością ALMA na długich bazach, pozwoliły zespołowi, którym kierował Lucas Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus oraz Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) na wykonanie pierwszych w historii obserwacji rozdzielających linie śniegu dla wody w dysku protoplanetarnym.

Nagłe pojaśnienie V883 Orionis jest przykładem tego co zdarza się gdy wielkie ilości materii z dysku otaczającego młodą gwiazdę spadną na jej powierzchnię. V883 Orionis jest zaledwie o 30% bardziej masywna niż Słońce, ale dzięki rozbłyskowi, który właśnie przeżywa, jest obecnie 400 razy jaśniejsza – i znacznie gorętsza.

Główny autor publikacji, Lucas Cieza, wyjaśnia: Obserwacje ALMA nadeszły jako niespodzianka. Nasze obserwacje miały na celu spojrzenie na fragmentację dysku prowadzącą do powstawania planet. Nie dostrzegliśmy nic takiego, a zamiast tego znaleźliśmy coś, co wygląda jak pierścień w odległości 40 au. To w bardzo dobry sposób ilustruje moc ALMA do transformacji nauki, dzięki dostarczaniu nowych, ciekawych rezultatów nawet w sytuacjach, gdy nie są one celem danych badań.”

Dziwaczny pomysł śniegu w przestrzeni kosmicznej jest fundamentalny dla powstawania planet. Występowanie lodu wodnego reguluje efektywność koagulacji ziaren pyłu – pierwszego kroku w formowaniu się planet. Uważa się, że wewnątrz linii śniegu, gdzie lód wodny ulatnia się do postaci gazowej, powstają mniejsze, skalaiste planety, takie jak nasza własna. Na zewnątrz linii śniegu, występowanie lodu wodnego pozwala na gwałtowne formowanie się kosmicznych śnieżek, które na końcu tego procesu przechodzą do postaci masywnych gazowych planet, takich jak Jowisz.

Odkrycie, że rozbłysk może odsunąć linię śniegu około 10 razy dalej niż typowy jej promień, jest bardzo znaczące dla rozwoju dobrych modeli powstawania planet. Uważa się, że takie rozbłyski są stadium ewolucji większości systemów planetarnych, mogą to więc być pierwsze obserwacje typowego zdarzenia. W takim przypadku obserwacje z ALMA mogą dać znaczący wkład w lepsze zrozumienie jak we Wszechświecie powstają i ewoluują planety.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu