놀라운 발견으로 태양보다 수십억 년 전에 태양계에서 물의 기원이 밝혀졌습니다.

ALMA는 행성 형성에서 물의 역사를 성간 매체까지 거슬러 올라갑니다.

원형별 V883 Ori 주변에 형성되는 원반에서 물을 관찰하여 태양계에서 혜성과 소행성 형성에 대한 단서를 밝혔습니다.

근처의 원시별을 연구하는 과학자들은 원반에서 물을 발견했습니다. ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)로 이루어진 새로운 관측은 원시행성 원반에서 성분의 큰 변화 없이 유전 가능한 물의 첫 번째 탐지를 나타냅니다. 이 발견은 또한 우리 태양계의 물이 태양보다 수십억 년 전에 형성되었음을 나타냅니다. 새로운 관찰은 3월 8일 저널에 발표되었습니다. 자연.

이 작가의 인상은 별 V883 Orionis 주위의 행성 형성 원반을 보여줍니다. 디스크 외부의 물은 얼음처럼 얼어 있어 쉽게 감지할 수 없습니다. 별에서 나오는 에너지 폭발은 내부 원반을 물이 기체인 온도로 가열하여 천문학자들이 이를 감지할 수 있게 합니다.
삽입된 이미지는 이 디스크에서 연구된 두 가지 유형의 물 분자를 보여줍니다. 하나의 산소 원자와 두 개의 수소 원자가 있는 일반 물과 수소 원자가 수소의 무거운 동위원소인 중수소로 대체된 더 무거운 물입니다.
크레딧: ESO/L. Calzada

V883 Orionis는 오리온자리 방향으로 지구에서 약 1,305광년 떨어진 곳에 위치한 원시성입니다. 이 원시별에 대한 새로운 관측은 과학자들이 유사한 구성을 가지고 있음을 확인함으로써 성간 매질의 물과 우리 태양계의 물 사이의 가능한 연결 고리를 찾는 데 도움이 되었습니다.

V883 Ori는 주변 원반의 물이 가스로 변할 정도로 온도가 높은 독특한 원시별입니다. 따라서 전파 천문학자들은 물의 기원을 추적할 수 있습니다. ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 사용한 새로운 관측은 우리 태양계의 물이 우주의 다른 곳에서 프로토스타를 둘러싸고 있는 디스크의 물과 같은 위치인 성간 매체에서 나올 수 있다는 최초의 확인을 제공했습니다. 크레딧: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)

“우리는 우주를 통과하는 물의 경로를 경로로 생각할 수 있습니다. 우리는 행성과 혜성의 물인 종점이 어떻게 생겼는지 알고 있지만 그 경로를 다시 물의 기원으로 추적하고 싶었습니다.” 이전에는 지구를 혜성과 연관시킬 수 있었고 프로토스타를 성간 매개체와 연관시킬 수 있었지만 프로토스타를 혜성과 연관시킬 수는 없었습니다. V883 Ori는 이를 변경하여 이 시스템과 태양계의 물 분자가 비슷한 비율의 중수소와 수소를 가지고 있음을 증명했습니다. “

사용[{” attribute=””>ALMA, astronomers have detected the chemical signature of gaseous water in the planet-forming disc V883 Orionis. This acts as a timestamp for the water’s formation, allowing us to trace its journey. Credit: ESO

Observing water in the circumstellar disks around protostars is difficult because in most systems water is present in the form of ice. When scientists observe protostars they’re looking for the water snow line or ice line, which is the place where water transitions from predominantly ice to gas, which radio astronomy can observe in detail. “If the snow line is located too close to the star, there isn’t enough gaseous water to be easily detectable and the dusty disk may block out a lot of the water emission. But if the snow line is located further from the star, there is sufficient gaseous water to be detectable, and that’s the case with V883 Ori,” said Tobin, who added that the unique state of the protostar is what made this project possible.

V883 Ori’s disk is quite massive and is just hot enough that the water in it has turned from ice to gas. That makes this protostar an ideal target for studying the growth and evolution of solar systems at radio wavelengths.

대부분의 경우 원시별을 둘러싼 원반의 물은 얼음 형태이며 때로는 별에서 먼 거리까지 뻗어 있습니다. V883 Ori의 경우 스노우 라인은 별에서 80단위 연장됩니다. 이것은 이 애니메이션에서 볼 수 있듯이 지구와 태양 사이의 거리의 80배입니다. 그러나 V883 Ori의 온도는 원반에 있는 얼음의 대부분이 가스로 변할 정도로 충분히 뜨거워 전파 천문학자들이 그 물을 자세히 연구할 수 있습니다. ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)를 사용한 새로운 관측은 V883 Ori의 디스크에 있는 물이 우리 태양계의 물체에 있는 물과 동일한 기본 구성을 가지고 있음을 보여줍니다. 이것은 우리 태양계의 물이 성간 매체에서 태양보다 수십억 년 전에 형성되었음을 나타냅니다. 출처: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, P. Saxton(NRAO/AUI/NSF)

“이 관찰은 천문학자들이 지구상의 생명체에 매우 중요한 물, 즉 물을 연구하는 데 도움이 되는 ALMA 장비의 놀라운 기능을 강조합니다.”라고 ALMA의 국립 과학 재단 프로그램 담당자인 Joe Pesci가 말했습니다. “지구에서 우리에게 중요하고 은하계 너머에서 볼 수 있는 기본 프로세스를 이해하면 일반적으로 자연이 어떻게 작동하는지, 그리고 태양계가 우리가 알고 있는 것으로 진화하기 위해 발생해야 하는 프로세스에 대한 지식을 알 수 있습니다. 오늘.”

V883 Ori의 원형 행성 원반에 있는 물을 우리 태양계에 있는 물과 연결하기 위해 팀은 ALMA의 고감도 Band 5(1.6mm) 및 Band 6(1.3mm) 수신기를 사용하여 구성을 측정했으며 각 단계 사이에 상대적으로 변하지 않은 상태로 남아 있음을 발견했습니다. 태양계 형성: 원시별, 원시행성 원반, 혜성. 이것은 우리 태양계의 물이 태양, 행성 및 혜성이 형성되기 오래 전에 형성되었음을 의미합니다. 우리는 이미 성간 매질에 많은 수빙이 있다는 것을 알고 있었습니다. “우리의 결과는 이 물이 형성되는 동안 태양계에 직접 통합되었음을 보여줍니다. “이것은 다른 행성계도 상당한 양의 물을 받았어야 한다는 것을 나타내기 때문에 흥미진진합니다.”

우리 태양계에서 물의 기원을 찾는 동안 과학자들은 지구에서 1,305광년 떨어진 곳에 위치한 독특한 원시별인 V883 Orionis에 정착했습니다. 다른 프로토스타들과는 달리, V883 Ori를 둘러싸고 있는 별주위 원반은 내부의 물이 얼음에서 가스로 변할 정도로 충분히 뜨거워 과학자들이 ALMA와 같은 전파 망원경을 사용하여 그 구성을 연구할 수 있습니다. ). 원시성에 대한 무선 관측은 물(오렌지색), 먼지 줄무늬(녹색) 및 분자 가스(파란색)의 존재를 밝혀 이 원시성에 있는 물이 우리 태양계의 물체에 있는 물과 매우 유사하다는 것을 나타냅니다. 같은 기원. 출처: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin, B. Saxton(NRAO/AUI/NSF)

혜성과 소행성 발달에서 물의 역할을 밝히는 것은 우리 태양계가 어떻게 진화했는지 이해하는 데 중요합니다. 태양은 조밀한 별 무리에서 형성되었다고 생각되고 V883 Ori는 근처에 별이 없어 상대적으로 고립되어 있지만 둘은 하나의 중요한 공통점이 있습니다. 둘 다 거대한 분자 구름에서 형성되었다는 것입니다.

“성간 매질에 있는 물의 대부분은 구름의 작은 먼지 알갱이 표면에서 얼음으로 형성되는 것으로 알려져 있습니다. 이 구름이 자체 중력에 의해 붕괴되어 어린 별을 형성할 때 물은 주변의 원반에서 끝납니다. 결국 디스크가 진화하고 얼음 먼지 알갱이가 응고되어 행성과 혜성이 있는 새로운 태양계 시스템을 형성합니다. 따라서 V883 Ori의 원반에 있는 물을 보면 시간을 거슬러 태양계가 훨씬 더 젊었을 때의 모습을 볼 수 있습니다. “

V883 Orionis는 오리온자리 방향으로 지구에서 약 1,305광년 떨어진 곳에 위치한 원시성입니다. 크레딧: ESO/IAU 및 Sky & Telescope

Tobin은 “지금까지 우리 태양계 개발에서 물 사슬이 정체되었습니다. V883 Ori는 이 경우 잃어버린 고리이며 이제 혜성과 원시성에서 성간 매체에 이르는 물 사슬에 끊어지지 않은 사슬이 있습니다. ”

이 발견에 대한 자세한 내용은 지구상의 물이 태양보다 오래됨을 참조하십시오.

참조: John J. Tobin, Merrill L.R. Van Hove, Margot Lemker, Ewen F. Van Dishoek, Teresa Paneki-Carino, Kenji Furuya, Daniel Harsono, Magnus F . Pearson, Elzidor Cleaves, Patrick D. Sheehan 및 Lucas Siza, 2023년 3월 8일, 여기에서 확인 가능. 자연.
DOI: 10.1038/s41586-022-05676-z