Volgens algemeen aanvaarde theorieën is het zonnestelsel ongeveer 4,6 miljard jaar geleden gevormd uit een enorme wolk van stof en gas (ook bekend als Nebular Theory). Dit proces begon toen de nevel een instorting van de zwaartekracht in het centrum ervoer die onze zon werd. Het overgebleven stof en gas vormden een protoplanetaire schijf die (na verloop van tijd) opgroeide tot de planeten.
Wetenschappers blijven echter onzeker over wanneer organische moleculen voor het eerst in ons zonnestelsel verschenen. Gelukkig kan een nieuwe studie door een internationaal team van astronomen die vraag wellicht helpen beantwoorden. Met behulp van de Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) ontdekte het team complexe organische moleculen rond de jonge ster V883 Ori, die op een dag zou kunnen leiden tot het ontstaan van leven in dat systeem.
De studie die hun bevindingen beschrijft, verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurastronomie. Zoals ze in hun onderzoek aangeven, gebruikte het team ALMA-gegevens om de aanwezigheid van complexe organische moleculen (COM's) rond V883 Ori te onderscheiden - een jonge ster op ongeveer 1300 lichtjaar afstand van de aarde die wordt omgeven door een protoplanetaire schijf.
Deze waarnemingen werden mogelijk gemaakt dankzij een plotselinge toename van de helderheid van de ster, die het gevolg was van een barstende stroom van materiaal dat van de schijf naar de ster stroomde (wat bekend staat als een FU Orionis-type uitbarsting). Deze uitbarsting verhitte de protoplanetaire schijf en zorgde ervoor dat ijzige deeltjes smolten, en duwde ook de grens van de "Frost Line" van de ster aanzienlijk naar buiten.
Een Frost Line (ook bekend als "Snow Line") is het gebied rond een ster waar de temperatuur zo laag wordt dat vluchtige elementen (water, kooldioxide, methaan, ammoniak, enz.) Zullen sublimeren om ijs te vormen. Rond normale jonge sterren zijn de stralen van Frost Lines ongeveer een paar astronomische eenheden (AU), maar kunnen rond barstende sterren met een factor van bijna 10 toenemen.
Toen de V883 Ori zijn uitbarsting ervoer, zorgde het ervoor dat ijzige deeltjes in de protoplanetaire schijf van het systeem sublimeerden en de release van COM's veroorzaakte. Deze omvatten methanol (CH3OH), aceton (CH3COCH3), aceetaldehyde (CH3CHO), methylformiaat (CH3OCHO) en acetonitril (CH3CN) - moleculen die, zoals bij andere COM's, verband kunnen houden met de vorming van leven in planetaire systemen.
Zoals Jeong-Eun Lee, een astronoom bij Kyung Hee University's School of Space Research en de hoofdauteur op papier, in een ALMA-persbericht uitlegde:
“Het is moeilijk om met huidige telescopen een schijf op de schaal van een paar AU voor te stellen. Rond een uitbarstingsster smelt ijs echter in een groter gebied van de schijf en is het gemakkelijker om de verdeling van moleculen te zien. We zijn geïnteresseerd in de distributie van complexe organische moleculen als bouwstenen van het leven. ”
De opflakkering van de ster, samen met ALMA's gevoelige beeldvormingsmogelijkheden, stelde het onderzoeksteam ook in staat om de ruimtelijke verdeling van de waargenomen COM's te verkrijgen. Op basis van hun analyse concludeerde het team dat de moleculen die ze ontdekten een ringachtige structuur hadden met een straal van ongeveer 60 AU's rond V883 Ori.
Wat vooral interessant was, is het feit dat de chemische samenstelling van de V883 Ori-schijf vergelijkbaar is met die van kometen in het moderne zonnestelsel. Kometen vormen de aandacht van veel onderzoek, omdat wordt aangenomen dat ze een rol hebben gespeeld in de verspreiding van water en organische moleculen tijdens de begindagen van het zonnestelsel.
Men denkt dat deze kometen zich hebben gevormd in de buitenste regionen van het zonnestelsel (de moderne Oortwolk) waar organische moleculen zich in ijs bevonden. Hierdoor is onderzoek naar de chemische samenstellingen van protoplanetaire schijven direct gerelateerd aan onderzoek naar de samenstelling van kometen en de oorsprong van het leven op aarde.
Zoals Yuri Aikawa, lid van het onderzoeksteam van de Universiteit van Tokyo, uitlegde:
“Aangezien rotsachtige en ijzige planeten zijn gemaakt van vast materiaal, is de chemische samenstelling van vaste stoffen in schijven van bijzonder belang. Een uitbarsting is een unieke kans om nieuwe sublimaten te onderzoeken, en dus de samenstelling van vaste stoffen. ”
Mogelijkheden om uitbarstingen waar te nemen zijn vrij zeldzaam, omdat ze maar ongeveer 100 jaar duren. Het is echter bekend dat jonge sterren met een breed scala aan leeftijden FU Ori-uitbarstingen ervaren, dus astronomen verwachten in de toekomst meer van deze gebeurtenissen te kunnen zien - en daarbij de chemische composities van meer protoplanetaire schijven te bepalen.
Dit onderzoek zal niet alleen ons begrip van de chemische samenstelling van ijs verbeteren die rond jonge sterren evolueert. Het zal ook ons begrip verbeteren van hoe organische moleculen evolueerden tussen de geboorte van ons zonnestelsel en vandaag, wat veel dingen zal onthullen over de oorsprong van het leven zelf!
