Астрономи знайшли важку воду в протопланетному диску

Астрономи, які використовували телескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, виявили подвійно дейтеровану воду в протопланетному диску навколо протозорі V883 Orionis, розташованої на відстані 1300 світлових років у сузір'ї Оріона. Це відкриття показує, що частина води, знайденої в кометах і можливо навіть на Землі, старіша за саму зорю диска, що дає проривні уявлення про історію води в нашій власній Сонячній системі.

Вода могла потрапити на Землю через зіткнення з кометами або астероїдами, що несли первинний матеріал, який залишився від протопланетного диска, де виникла наша Сонячна система. Однак до цього часу було незрозуміло, чи водяний лід на цих тілах утворився переважно, наприклад, на стадії протопланетного диска, чи він набагато старіший і походить з материнської молекулярної хмари.

«Наше виявлення беззаперечно демонструє, що вода, яку спостерігають у планетоутворюючому диску навколо V883 Orionis, має бути старішою за центральну зорю і утворилася на найраніших стадіях формування зір і планет», — заявила доктор Марго Леемкер, астроном з Міланського університету. «Це представляє значний прорив у розумінні шляху води через процес формування планет і того, як ця вода потрапила в нашу Сонячну систему і можливо на Землю через подібні процеси».

Хімічний відбиток важкої води показує, що ці молекули води пережили жорстокі процеси формування зір і планет, подорожуючи мільярди кілометрів через простір і час, перш ніж потрапити в планетні системи, подібні до нашої. Замість того, щоб бути знищеною і переформованою в диску, основна частина цієї води успадкована від найраніших, найхолодніших стадій формування зір, космічна спадщина, яка може бути присутня на Землі і сьогодні.

«До цього часу ми не були впевнені, чи більшість води в кометах і планетах утворилася заново в молодих дисках, таких як V883 Orionis, чи вона первинна, походячи з давніх міжзоряних хмар», — сказав доктор Джон Тобін, астроном з Національної радіоастрономічної обсерваторії Національного наукового фонду. «Виявлення важкої води з використанням чутливих ізотопологічних співвідношень доводить давнє походження води і забезпечує відсутню ланку між хмарами, дисками, кометами і зрештою планетами».

«Це відкриття є першим прямим доказом міжзоряної подорожі води від хмар до матеріалів, які формують планетні системи — незміненої і неушкодженої», — додав вчений.

Важка вода, або подвійно дейтерована вода, містить атоми дейтерію замість звичайного водню. Дейтерій є важким ізотопом водню з додатковим нейтроном у ядрі. Співвідношення важкої води до звичайної служить своєрідним хімічним підписом, який дозволяє простежити походження води через різні етапи космічної еволюції.

Протозоря V883 Orionis є особливо цінним об'єктом для таких досліджень, оскільки вона переживає спалах яскравості, який нагріває протопланетний диск і переводить воду з твердого стану в газоподібний, роблячи її доступною для спостереження за допомогою радіотелескопів. Це дозволило астрономам вперше виміряти співвідношення важкої води до звичайної в протопланетному диску.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy. Ця робота команди вчених відкриває нові перспективи для розуміння того, як вода та інші леткі речовини подорожують від міжзоряних хмар до планетних систем, і як цей процес міг відбутися в нашій власній Сонячній системі мільярди років тому.