آب گازی در یک ستاره شناسایی شد

ستاره‌شناسان با استفاده از آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA)، آب گازی را در دیسک تشکیل سیاره اطراف ستاره V ۸۸۳ Orionis کشف کرده‌اند.

این آب دارای یک الگوی شیمیایی است که سفر آب از ابر‌های گازی ستاره‌ساز به سیارات را توضیح می‌دهد و از این ایده حمایت می‌کند که قدمت آب روی زمین حتی از خورشید ما نیز قدیمی‌تر است.

«جان جی توبین»، ستاره‌شناس رصدخانه ملی رادیویی نجوم ایالات متحده و نویسنده اصلی این مطالعه که در نیچر منتشر شد، می‌گوید: ما اکنون می‌توانیم منشأ آب در منظومه شمسی خود را قبل از تشکیل خورشید ردیابی کنیم.

این کشف با مطالعه ترکیب آب در V ۸۸۳ Orionis، یک دیسک/قرص سیاره‌ساز در فاصله ۱۳۰۰ سال نوری از زمین انجام شد. وقتی ابری از گاز و غبار فرو می‌ریزد، ستاره‌ای را در مرکز خود تشکیل می‌دهد. در اطراف ستاره، مواد حاصل از ابر نیز یک دیسک را تشکیل می‌دهند. در طی چند میلیون سال، مواد موجود در دیسک به هم می‌پیوندند و دنباله‌دارها، سیارک‌ها و در نهایت سیارات را تشکیل می‌دهند.

«توبین» و تیمش از آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما برای اندازه‌گیری نشانه‌های شیمیایی آب و مسیر آن از ابر ستاره‌ساز به سیارات استفاده کردند.

آب معمولا از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است. تیم «توبین» نسخه کمی سنگین‌تر آب را مورد مطالعه قرار دادند که در آن یکی از اتم‌های هیدروژن با دوتریوم - ایزوتوپ سنگین هیدروژن - جایگزین می‌شود. از آنجایی که آب ساده و سنگین در شرایط مختلف شکل می‌گیرد، می‌توان از نسبت آن‌ها برای ردیابی زمان و مکان تشکیل آب استفاده کرد. به عنوان مثال، نشان داده شده است که این نسبت در برخی از دنباله‌دار‌های منظومه شمسی مشابه با آب روی زمین است که این امر نشان می‌دهد ممکن است دنباله‌دار‌ها آب را به زمین رسانده باشند.

سفر آب از ابر‌ها به ستاره‌های جوان و سپس از دنباله‌دار‌ها به سیارات قبلاً مشاهده شده بود، اما تاکنون پیوند بین ستاره‌های جوان و دنباله‌دار‌ها گم شده بود. «توبین» می‌گوید: V ۸۸۳ Orionis حلقه مفقوده در این مورد است. ترکیب آب موجود در دیسک بسیار شبیه به ترکیب ستاره‌های دنباله‌دار در منظومه شمسی خودمان است. این تاییدی است بر این ایده که آب در منظومه‌های سیاره‌ای میلیارد‌ها سال پیش، قبل از خورشید، در فضای بین ستاره‌ای شکل گرفته است.

اما مشاهده آب دشوار بود. «مارگوت لیمکر»، یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: بیشتر آب موجود در دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره به صورت یخ منجمد شده است، بنابراین معمولاً از دید ما پنهان است. آب گازی را می‌توان به لطف تشعشعات ساطع شده توسط مولکول‌ها در حین چرخش و ارتعاش آن‌ها تشخیص داد، اما زمانی که آب یخ زده است، جایی که حرکت مولکول‌ها محدودتر است، این امر پیچیده‌تر می‌شود. آب گازی را می‌توان به سمت مرکز دیسک‌ها، نزدیک به ستاره، جایی که گرم‌تر است، یافت.

خوشبختانه دیسک V ۸۸۳ Orionis به طور غیرعادی داغ است. «توبین» می‌گوید: فوران شدید انرژی از ستاره، دیسک را تا دمایی گرم می‌کند که آب دیگر به شکل یخ نیست، بلکه گاز است و این امر ما را قادر می‌کند آن را تشخیص دهیم.

این تیم از آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما، مجموعه‌ای از تلسکوپ‌های رادیویی در شمال شیلی، برای مشاهده آب گازی در V ۸۸۳ Orionis استفاده کردند. به لطف حساسیت و توانایی آن در تشخیص جزئیات کوچک، آن‌ها قادر به تشخیص آب و تعیین ترکیب آن و همچنین نقشه توزیع آن در داخل دیسک بودند. بر اساس مشاهدات، آن‌ها دریافتند که این دیسک حاوی حداقل ۱۲۰۰ برابر آب موجود در تمام اقیانوس‌های زمین است.

آن‌ها امیدوارند در آینده از تلسکوپ بسیار بزرگ ESO و ابزار نسل اول METIS استفاده کنند.

منبع: تی‌ای