Enligt allmänt accepterade teorier bildades solsystemet för ungefär 4,6 miljarder år sedan från ett massivt moln av damm och gas (alias Nebular Theory). Denna process började när nebulosan upplevde en gravitationskollaps i centrum som blev vår sol. Det återstående dammet och gasen bildade en protoplanetärisk skiva som (med tiden) anslöt sig till att bilda planeterna.
Forskare är dock osäkra på när organiska molekyler först dök upp i vårt solsystem. Lyckligtvis kan en ny studie av ett internationellt team av astronomer hjälpa till att besvara den frågan. Med hjälp av Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) upptäckte teamet komplexa organiska molekyler runt den unga stjärnan V883 Ori, som en dag skulle kunna leda till att livet i det systemet växte fram.
Studien som beskriver deras resultat nyligen dök upp i den vetenskapliga tidskriften Naturastronomi. Som de indikerar i sin studie, använde teamet ALMA-data för att urskilja närvaron av komplexa organiska molekyler (COM) runt V883 Ori - en ung stjärna som ligger ungefär 1300 ljusår bort från jorden som är omgiven av en protoplanetärisk skiva.
Dessa observationer möjliggjordes tack vare en plötslig ökning av stjärnans ljusstyrka, vilket berodde på en sprängande torrent av material som flödade från skivan till stjärnan (det som kallas ett utbrott av FU Orionis). Detta utbrott upphettade den protoplanetära skivan och fick iskalliga partiklar att smälta, liksom att driva gränsen för stjärnans "Frost Line" avsevärt.
En frostlinje (aka. "Snow Line") är regionen runt en stjärna där temperaturen blir tillräckligt låga för att flyktiga element (vatten, koldioxid, metan, ammoniak, etc.) kommer att sublimera för att bilda is. Runt normala unga stjärnor är radierna för Frost Lines ungefär några astronomiska enheter (AU), men kan förstora med en faktor på nästan 10 runt sprängande stjärnor.
När V883 Ori upplevde sitt utbrott orsakade det att isiga partiklar i systemets protoplanetära skiva sublimerade och utlöste frisläppandet av COM. Dessa inkluderade metanol (CH3OH), aceton (CH3COCH3acetaldehyd (CH3CHO), metylformiat (CH3OCHO) och acetonitril (CH3CN) - molekyler som, liksom med andra COM, kan vara relaterade till bildandet av liv i planetariska system.
Som Jeong-Eun Lee, en astronom vid Kyung Hee University's School of Space Research och huvudförfattaren på papperet, förklarade i ett ALMA-pressmeddelande:
”Det är svårt att avbilda en skiva i skalan på några få AU med nuvarande teleskop. Emellertid kring en utbrottstjärna smälter is i ett bredare område på skivan och det är lättare att se fördelningen av molekyler. Vi är intresserade av distributionen av komplexa organiska molekyler som livets byggstenar. ”
Uppblåsningen av stjärnan, tillsammans med ALMA: s känsliga avbildningsförmåga, gjorde det också möjligt för forskarteamet att få den rumsliga fördelningen av de observerade COM: erna. Baserat på deras analys drog teamet slutsatsen att molekylerna de upptäckte hade en ringliknande struktur med en radie av cirka 60 AU runt V883 Ori.
Det som var särskilt intressant är det faktum att den kemiska sammansättningen på V883 Ori's disk liknar kometen i det moderna solsystemet. Kometer är i fokus för stor forskningsuppmärksamhet eftersom de tros ha spelat en roll i spridningen av vatten och organiska molekyler under solsystemets tidiga dagar.
Dessa kometer tros ha bildats i de yttre delarna av solsystemet (det moderna Oort Cloud) där organiska molekyler innehölls i is. På grund av detta är forskning om de kemiska sammansättningarna av protoplanetära skivor direkt relaterad till forskning om kometernas sammansättning och jordens ursprung.
Som Yuri Aikawa, en medlem av forskarteamet från University of Tokyo, förklarade:
”Eftersom steniga och isiga planeter är gjorda av fast material är den kemiska sammansättningen av fasta ämnen i skivor av särskild betydelse. Ett utbrott är en unik chans att undersöka färska sublimater och därmed sammansättningen av fasta ämnen. ”
Möjligheterna att observera utbrott är ganska sällsynta, eftersom de bara varar i 100 år eller så. Unga stjärnor med ett brett spektrum av åldrar har emellertid varit kända för att uppleva FU Ori-skurar, så astronomer förväntar sig att kunna bevittna fler av dessa händelser i framtiden - och i processen bestämma de kemiska kompositionerna för fler protoplanetära diskar.
Denna forskning kommer inte bara att förbättra vår förståelse för den kemiska sammansättningen av is som utvecklas runt unga stjärnor. Det kommer också att förbättra vår förståelse för hur organiska molekyler utvecklats mellan födelsen av vårt solsystem och idag, vilket kommer att avslöja många saker om själva livets ursprung!
