Cette image composite particulière des données ALMA de la jeune étoile HD 163296 montre une émission de cyanure d’hydrogène plus étendue que l’impact d’un artiste sur un champ d’étoiles. Le projet MAPS particulier s’est concentré sur le cyanure d’hydrogène et d’autres composés inorganiques et organiques dans les disques formant des planètes pour mieux comprendre les compositions des jeunes exoplanètes et comment les compositions sont liées à l’endroit où les exoplanètes se forment dans un disque protoplanétaire. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/D. Berry (NRAO), K. Öberg ou al (MAPS)
Les chercheurs relient les points entre l’endroit où se forment les exoplanètes et leur composition.
Une collaboration internationale associée à des scientifiques utilisant l’assortiment Atacama Large Millimeter/submillimeter ( ALMA ) fournit complété la composition chimique la plus substantielle umschlüsselung de la disques durs protoplanétaires environ cinq jeunes étoiles proches à partir de haute résolution, produisant des images qui capturent la composition moléculaire particulière liée aux naissances planétaires, ainsi qu’une feuille de route pour des études à long terme sur la composition des régions de formation de planètes et de comètes. La toute nouvelle étude révèle des indices sur le rôle des molécules dans la formation du système planétaire, et sur la question de savoir si ces jeunes systèmes planétaires en devenir ont ce qu’il faut faire pour héberger l’existence. Les résultats du plan, appelés à juste titre ROADMAPS, ou Molecules avec ALMA à Planet-forming Scales, apparaîtront dans un prochain 20 articles unique de La série de suppléments de journal astrophysique .
Les planètes tapent dans les disques associés à la poussière et au gaz, également appelés disques protoplanétaires, qui entourent les jeunes étoiles. La composition chimique particulière ou les molécules contenues dans ces disques peuvent avoir un effet sur les planètes par elles-mêmes, y compris comment et où se produit le développement planétaire, la composition chimique des exoplanètes et si ces planètes ont la composition naturelle nécessaire pour aider la vie. MAPS a particulièrement examiné les disques protoplanétaires entourant les jeunes étoiles I AM Lup, GM Aur, AS 209, HIGH DEFINITION 163296 et MWC 480, où la preuve du développement en cours de la planète a déjà été détectée. Le projet particulier a conduit à plusieurs découvertes passionnantes, qui incluent un lien entre la saleté et les sous-structures chimiques et la présence associée à de grands réservoirs associés à des molécules organiques dans les parties internes du disque des étoiles.
Dans la conception de cet artiste, des exoplanètes se forment à partir du carburant et de la poussière dans le disque protoplanétaire autour de la jeune célébrité. Le gaz se compose de nombreuses molécules différentes, dont du cyanure d’hydrogène et des nitriles beaucoup plus complexes – liés au développement de la vie sur Terre – et d’autres composés inorganiques et organiques. Des composés organiques simples aux plus complexes, les soupes de molécules à l’intérieur d’un emplacement particulier du disque façonnent l’avenir continu de la planète qui s’y forme généralement et détermine si cette planète peut supporter la vie telle que vous la connaissez peut-être. Crédit : Mirielle. Weiss/Centre d’astrophysique/Harvard & Smithsonian
« Avec ALMA, nous avons pu observer comment les molécules sont dispersées là où les exoplanètes s’assemblent », a mentionné Karin Öberg, une bonne astronome au Middle for Astrophysics | Harvard et Smithsonian ( CfA ) ainsi que le chercheur principal en ce qui concerne MAPS. “L’une des choses vraiment excitantes que nous avons vues serait que les disques formant des planètes proches de ces cinq jeunes étoiles sont des installations industrielles d’un cours spécial de substances organiques, appelées nitriles, qui sont impliquées dans les racines de la vie ici même. Terre. ”
Des substances organiques simples telles que le HCN, le C2H et le H2CO ont été observées tout au long de la tâche avec une finesse de détail sans précédent, grâce à la sensibilité et au pouvoir de résolution associés aux récepteurs Band quelques et Six d’ALMA. “En particulier, nous avons pu constater la quantité de petites molécules naturelles dans les régions internes des disques, exactement là où les planètes rocheuses se sont probablement rassemblées”, a déclaré Viviana V. Guzmán, astronome à l’Instituto de Pontificia Universidad Católica de Chile Astrofísica, auteur principal de ROADMAPS VI et co-investigateur principal de ROADMAPS. « Nous constatons que notre propre système photovoltaïque n’est pas particulièrement unique, et que d’autres systèmes planétaires proches d’autres étoiles ont suffisamment de substances de base pour former les éléments constitutifs associés à la vie. ”
Les scientifiques ont également remarqué des substances organiques plus complexes comme HC3N, CH3CN et c -C3H2, notamment ceux contenant du co2, et donc les plus susceptibles de se comporter comme la matière première associée à des substances prébiotiques plus grosses. Bien que ces substances aient été détectées dans des disques protoplanétaires auparavant, MAPS est la première étude systématique sur plusieurs disques de très haute qualité spatiale et sensibilité, ainsi que la première étude à obtenir les molécules à petite échelle et dans ce type de quantités significatives. “Nous avons trouvé plus de grosses molécules organiques que prévu, un facteur associé à 10 à 100 autres, situées dans les disques internes particuliers à l’échelle du système d’énergie solaire, et leur chimie particulière ressemble beaucoup à celle des comètes du programme solaire, ” a déclaré John Ilee, un bon astronome au College of Leeds ainsi que l’auteur principal associé à MAPS IX. « La présence de ces grosses molécules organiques est généralement importante car ce sont des tremplins particuliers entre les molécules à base de carbone plus faciles, par exemple le monoxyde de carbone, que l’on trouve en abondance dans l’espace, et les molécules plus complexes nécessaires pour créer et maintenir la vie. ”
Les molécules ne sont pas dispersées uniformément sur les disques formant des planètes, cependant, comme en témoignent les ROADMAPS III et 4, qui ont révélé que même si les compositions générales des disques semblent être similaires au système solaire, un zoom à haute résolution montre une certaine diversité dans la composition qui pourrait conduire à des différences de planète à planète. “Le gaz moléculaire dans les disques protoplanétaires est souvent présent dans des ensembles d’anneaux et d’espaces uniques”, a déclaré Charles Law, astronome du CfA et rédacteur principal sur MAPS 3 et IV. “Mais le même disque vu dans différentes raies d’émission moléculaire apparaît souvent complètement différent, chaque disque ayant plusieurs faces moléculaires. Cela signifie également que des planètes dans différents disques ou même dans le même disque à différents endroits peuvent se former dans des conditions chimiques très différentes. Cela signifie que quelques planètes se forment à l’aide des outils nécessaires à la construction et à la préservation de la vie, contrairement à d’autres planètes voisines.
L’un de ces environnements très différents se déroule dans l’espace autour de Jupiter -comme des exoplanètes, où les scientifiques ont découvert que le gaz devenait pauvre en co2, en oxygène et en éléments plus lourds, tout en étant plein d’hydrocarbures, comme le méthane. « La chimie observée dans les disques durs protoplanétaires devrait être héritée simplement en formant des planètes », a déclaré Arthur Bosman, astronome à l’Université de l’État du Michigan et auteur principal de MAPS VII. «Nos résultats affirment que de nombreux gaz leaders peuvent se former avec des atmosphères extrêmement pauvres en oxygène (riches en carbone), remettant en cause les attentes actuelles concernant la composition du monde. ”
Dans l’ensemble, ROADMAPS fournit exactement cela : une carte concernant les scientifiques à suivre, reliant les points entre le gaz et la saleté dans un disque dur protoplanétaire et les planètes qui finiront par se former à partir de leur site Web pour créer un programme planétaire. « La structure d’une planète est un enregistrement de l’emplacement sur le disque dur dans lequel elle a été produite », a déclaré Bosman. « Connecter la planète et la composition du disque nous permet de jeter un coup d’œil à l’histoire d’un monde et nous aide tous à comprendre les poussées qui l’ont formé. ”
Plus tard, Pesce, astronome et responsable du programme ALMA à la National Technology Foundation (NSF), enregistre : « Si la vie est présente au-delà de la Terre, l’une des questions fondamentales de l’humanité. Nous comprenons maintenant que les planètes se trouvent à peu près partout, et la prochaine étape serait de déterminer si elles ont les conditions particulières nécessaires à la vie telle que nous la connaissons (et à quel point cette situation pourrait être courante). Le plan MAPS nous aidera à mieux répondre à ces questions. La recherche d’ALMA de précurseurs de la vie loin du monde complète les études menées dans les laboratoires et dans des endroits comme les cheminées hydrothermales sur Terre. ”
Öberg a ajouté : « MAPS est l’aboutissement de décennies de travaux sur la biochimie des disques durs formant des planètes par des scientifiques utilisant ALMA et ses précurseurs. Bien que MAPS ne fournisse que 5 disques examinés à l’heure actuelle, il n’y avait aucune idée de la complexité chimique et de l’esthétique étonnante de ces disques durs jusqu’à présent. MAPS a d’abord répondu à des questions que nous n’aurions pas imaginé poser il y a des décennies, et nous a posé de nombreuses autres questions pour y répondre. ”
Apprenez-en plus sur le programme FEUILLES DE ROUTE au site du projet .
Articles surlignés
« Molécules avec ALMA à des échelles de formation de planètes (MAPS) I en fait : aperçu du programme et faits saillants », E. Öberg et ing, La série particulière de suppléments Astrophysical Journal Health , enquête [ https://arxiv.org/pdf/2109.06268.pdf ]
« Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) 3 : Caractéristiques des sous-structures chimiques radiales », C. Law ou al, La série de suppléments sur les records astrophysiques , Aperçu [ https://arxiv.org/pdf/2109.06210.pdf ]
« Molécules avec ALMA sur des échelles formant des planètes (MAPS). IV : Zones d’émission et soumission verticale de molécules, » C. Law, La collection de suppléments du journal astrophysique , Aperçu [ https://arxiv.org/pdf/2109.06217.pdf ]
« Molecules with ALMA at Planet-forming Weighing scales (MAPS) VI: Soumission des petits composés organiques HCN, C2H, plus H2CO, » Sixième est v. Guzmán et ‘s, La série particulière de suppléments alimentaires Astrophysical Journal , examiner [ https://arxiv.org/pdf/2109.06391.pdf ]
« Molécules avec ALMA aux échelles de formation de planètes (MAPS) VII : O/H substellaire plus C/H et C/O superstellaire dans le gaz alimentant la planète”, The. Bosman et ing, La série particulière de suppléments alimentaires Astrophysical Journal , enquête [ https://arxiv.org/pdf/2109.06221.pdf ]
« Molécules avec ALMA aux échelles de formation de planètes (MAPS) IX : « Distribution et attributs des grandes molécules naturelles HC3N, CH3CN et c-C3H2 », J. Ilee ou al, La série de suppléments de journal astrophysique , Aperçu [ https://arxiv.org/pdf/2109.06319.pdf ]
À propos d’ALMA
L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Range (ALMA), une installation internationale d’astronomie, est une relation de la Société européenne d’analyse astronomique dans l’hémisphère sud ( À PROPOS ), la US Nationwide Science Foundation (NSF) et les National Institutes of Natural Sciences (NINS) du Japon en collaboration avec la République du Chili. ALMA est financé par l’ESO pour les réclamations de ses membres, par la NSF en coopération avec le Conseil national de recherches associé au Canada (NRC) ainsi que le ministère de la Technologie et de la Technologie (MOST) et par le NINS en coopération avec l’Academia Sinica (AS) au sein de Taïwan et le Korea Astronomy and Room Science Institute (KASI).
La construction et les opérations d’ALMA sont généralement dirigées par l’ASI au nom de ses États associés ; par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO), géré simplement par Associated Universities, Incorporation. (AUI), au nom des États-Unis ; et par l’Observatoire astronomique national associé au Japon (NAOJ) pour l’Asie de l’Est. L’Observatoire conjoint ALMA (JAO) particulier assure la direction et l’administration uniques de la construction, de la mise en service et de l’exploitation associées à ALMA.
