Bir 'Goldilocks' Yıldızı, Suyun Dünya'ya Nasıl Geldiğine İlişkin Önceden Gizli Bir Adımı Ortaya Çıkarıyor

Su olmadan, Dünya'daki yaşam bugün olduğu gibi var olamazdı. Evrendeki suyun tarihini anlamak, Dünya gibi gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlamak için çok önemlidir.

Gökbilimciler tipik olarak, suyun uzayda bireysel moleküller olarak oluşumundan gezegenlerin yüzeylerindeki dinlenme yerine kadar yaptığı yolculuğu "su izi" olarak adlandırırlar. İz, yıldızlararası ortamda hidrojen ve oksijen gazıyla başlar ve gezegenlerdeki okyanuslar ve buzullarla, gaz devlerinin yörüngesinde dönen buzlu aylarla ve yıldızların yörüngesinde dönen buzlu kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerle sona erer. Bu yolun başlangıcını ve sonunu görmek kolay, ancak ortası bir sır olarak kaldı.

ben bir astronomum radyo ve kızılötesi teleskoplardan elde edilen gözlemleri kullanarak yıldızların ve gezegenlerin oluşumunu inceleyen kişi. Yeni bir makalede, meslektaşlarım ve ben yapılan ilk ölçümler su yolunun daha önce gizlenmiş olan bu orta kısmı ve bu bulguların Dünya gibi gezegenlerde bulunan su için ne anlama geldiği.

Gezegenler Nasıl Oluşur?

Yıldızların ve gezegenlerin oluşumu iç içedir. Sözde "uzayın boşluğu" - veya yıldızlararası ortam - aslında şunları içerir: büyük miktarlarda gaz halindeki hidrojen, daha az miktarda diğer gazlar ve toz taneleri. Yerçekimi nedeniyle, yıldızlararası ortamın bazı cepleri parçacıklar birbirini çektikçe daha yoğun ve bulutları oluşturur. Bu bulutların yoğunluğu arttıkça atomlar daha sık çarpışmaya başlar ve daha büyük moleküller oluşturmakoluşan su dahil toz taneleri üzerinde ve tozu buzla kaplar.

Yıldızlar, çökmekte olan bulutun parçaları belirli bir yoğunluğa ulaştığında ve hidrojen atomlarını birbirine kaynaştırmaya başlayacak kadar ısındığında oluşmaya başlar. Gazın yalnızca küçük bir kısmı başlangıçta yeni doğan protostara çöktüğü için, geri kalan gaz ve toz düzleştirilmiş bir malzeme diski oluşturur dönen, yeni doğan yıldızın etrafında dönüyor. Gökbilimciler buna proto-gezegen diski diyorlar.

Buzlu toz parçacıkları proto-gezegensel bir disk içinde birbirleriyle çarpışırken, bir araya toplanmaya başlarlar. Süreç devam eder ve sonunda asteroitler, kuyruklu yıldızlar, Dünya gibi kayalık gezegenler ve Jüpiter veya Satürn gibi gaz devleri gibi uzayın tanıdık nesnelerini oluşturur.

Suyun Kaynağı İçin İki Teori

Güneş sistemimizdeki suyun almış olabileceği iki potansiyel yol vardır. İlk denilen kimyasal kalıtım, aslen yıldızlararası ortamda oluşan su moleküllerinin hiçbir değişikliğe uğramadan proto-gezegen disklerine ve oluşturdukları tüm cisimlere teslim edilmesidir.

İkinci teori denir kimyasal sıfırlama. Bu süreçte, proto-gezegen diskinin ve yeni doğan yıldızın oluşumundan gelen ısı, proto-gezegen diski soğuduğunda yeniden oluşan su moleküllerini parçalar.

Bu teorileri test etmek için, benim gibi astronomlar normal su ile yarı-ağır su adı verilen özel bir su türü arasındaki orana bakarlar. Su normalde iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Yarı ağır su, bir oksijen atomu, bir hidrojen atomu ve bir döteryum atomundan oluşur - çekirdeğinde fazladan bir nötron bulunan daha ağır bir hidrojen izotopu.

Yarı-ağır suyun normal suya oranı, su izi üzerinde yol gösterici bir ışıktır; oranın ölçülmesi gökbilimcilere suyun kaynağı hakkında çok şey söyleyebilir. Kimyasal modeller ve deneyler soğuk yıldızlararası ortamda yaklaşık 1,000 kat daha fazla yarı ağır su üretileceğini göstermiştir. bir protoplanet diskin koşullarından daha.

Bu fark, gökbilimcilerin bir yerdeki yarı ağır suyun normal suya oranını ölçerek, o suyun kimyasal kalıtımdan mı yoksa kimyasal sıfırlama yolundan mı geçtiğini anlayabileceği anlamına gelir.

Bir Gezegenin Oluşumu Sırasında Suyun Ölçülmesi

Kuyruklu yıldızlar, yarı-ağır su ile normal su arasında neredeyse mükemmel bir orantıya sahiptir. kimyasal kalıtım, yani su uzayda ilk yaratıldığından beri büyük bir kimyasal değişime uğramadı. Dünyanın oranı, kalıtım ve sıfırlama oranı arasında bir yerde oturur ve suyun nereden geldiğini belirsizleştirir.

Gezegenlerdeki suyun nereden geldiğini gerçekten belirlemek için, gökbilimcilerin bir goldilocks proto-gezegen diski bulması gerekiyordu - su gözlemlerine izin vermek için tam olarak doğru sıcaklık ve boyutta olan bir disk. Bunu yapmak inanılmaz derecede zor olduğu kanıtlandı. Su bir gaz olduğunda yarı ağır ve normal suyu tespit etmek mümkündür; ne yazık ki astronomlar için proto-plantary disklerin büyük çoğunluğu çok soğuk ve çoğunlukla buz içerirve neredeyse su oranlarını ölçmek imkansız yıldızlararası mesafelerde buzdan.

2016'da meslektaşlarım ve ben FU Orionis yıldızları adı verilen nadir bir genç yıldızın etrafındaki proto-gezegen disklerini incelerken bir atılım geldi. Çoğu genç yıldız, etraflarındaki proto-gezegen disklerinden madde tüketir. FU Orionis yıldızları benzersizdir, çünkü tipik genç yıldızlardan yaklaşık 100 kat daha hızlı madde tüketirler ve sonuç olarak, yüzlerce kat daha fazla enerji yayar. Bu daha yüksek enerji çıkışı nedeniyle, FU Orionis yıldızlarının etrafındaki proto-gezegen diskleri çok daha yüksek sıcaklıklara ısıtılır ve buzu yıldızdan uzak mesafelere kadar su buharına dönüştürür.

Kullanma Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi, kuzey Şili'de güçlü bir radyo teleskopu, keşfettik Orion takımyıldızında, Dünya'dan yaklaşık 883 ışıkyılı uzaklıkta, güneşe benzeyen genç yıldız V1,300 Ori'nin etrafındaki büyük, sıcak bir proto-gezegen diski.

V883 Ori güneşten 200 kat daha fazla enerji yayar ve meslektaşlarımla birlikte bunun yarı-ağır/normal su oranını gözlemlemek için ideal bir aday olduğunu fark ettik.

Su Yolunun Tamamlanması

2021'de Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi, altı saat boyunca V883 Ori'nin ölçümlerini aldı. Veriler ortaya çıkardı yarı ağır ve normal suyun güçlü imzası V883 Ori'nin proto-gezegen diskinden geliyor. Yarı ağır suyun normal suya oranını ölçtük ve oranın çok yüksek olduğunu gördük. kuyruklu yıldızlarda bulunan oranlara benzer bulunan oranların yanı sıra daha genç protostar sistemlerinde.

Bu sonuçlar, yıldızlararası ortamdaki su, protostarlar, proto-gezegen diskleri ve Dünya gibi gezegenler arasında kimyasal sıfırlama değil, kalıtım süreci yoluyla doğrudan bir bağlantı kurarak su yolunun boşluğunu dolduruyor.

Yeni sonuçlar, Dünya'daki suyun önemli bir kısmının büyük olasılıkla milyarlarca yıl önce, güneş tutuşmadan önce oluştuğunu kesin olarak gösteriyor. Bu kayıp su parçasının evrendeki yolunu doğrulamak, Dünya'daki suyun kökenlerine dair ipuçları sunuyor. Bilim adamları daha önce Dünya'daki suyun çoğunun gezegeni etkileyen kuyruklu yıldızlardan geldi. Dünya'nın kuyruklu yıldızlardan ve V883 Ori'den daha az yarı ağır suya sahip olması, ancak kimyasal sıfırlama teorisinin üretebileceğinden daha fazla olması, Dünya'daki suyun muhtemelen birden fazla kaynaktan geldiği anlamına gelir.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

Resim Kredi: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), CC BY

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2023/03/17/a-goldilocks-star-reveals-a-previously-hidden-step-in-how-water-gets-to-earth/