Tyrimas: vanduo yra senesnis už Saulės sistemą – paaiškėjo, kaip vanduo patenka į kometas

Jau kurį laiką astronomai žino, kad vanduo į protoplanetinius diskus patenka kartu su kita medžiaga iš tarpžvaigždinio dujų debesies šerdies, kuri duoda pradžią visai žvaigždei. Taip pat žinome, kad planetų formavimosi proceso pabaigoje didžioji dalis vandens lieka sustingusi kometose (dar nemažai jo išgaruoja iš sistemos atgal į tarpžvaigždinę erdvę). Lieka klausimas, kaip vanduo patenka į kometas: ar ten sustingsta tos pačios protoplanetinio disko vandens molekulės, ar vanduo pirmiau suskyla ir atsikuria iš naujo.

Dabar pristatyti stebėjimai leidžia daryti išvadą, kad vanduo į kometas patenka tiesiogiai. Sąsajai tarp protoplanetinio disko ir kometų įrodyti tyrėjai pasitelkė izotopinę analizę.

Izotopais vadinamos atomų atmainos su skirtingu neutronų skaičiumi branduolyje. Pagrindinis vandenilio izotopas – protis, žymimas H – neutronų neturi, o retesnis deuteris (D) turi vieną. Vandenilio molekulė gali turėti du pročius – HHO – arba protį ir deuterį – HDO (variantas DDO yra toks retas, kad nevertas analizės).

Žemėje maždaug viena iš trijų tūkstančių vandens molekulių yra HDO, Saulės sistemos kometose – viena iš tūkstančio (šis neatitikimas rodo, kad į Žemę vandenį atnešė ne vien kometos).

Naujojo tyrimo autoriai pirmą kartą išmatavo HDO/HHO santykį protoplanetiniame diske. Paprastai to padaryti neleidžia šaltis: visas vanduo didesniu nei 10 astronominių vienetų atstumu nuo žvaigždės yra sustingęs į ledą, o centriniame regione esančių vandens garų signalas pernelyg silpnas, kad pavyktų išmatuoti dar ir HDO skleidžiamą spinduliuotę.

Besiformuojanti žvaigždė Oriono V883 – išskirtinė: šiuo metu joje vyksta žybsnis, dėl kurio žvaigždės šviesis išaugo apie 200 kartų ir išgarino ledą net 80 astronominių vienetų nuotoliu.

Nukreipę sistemos link milžiniško ALMA teleskopo lėkštes, astronomai sėkmingai išmatavo HDO:HHO santykį. Paaiškėjo, kad protoplanetiniame diske deuterio yra maždaug vienoje iš 500 vandens molekulių.

Toks santykis gerokai aukštesnis, nei Žemėje, bet paklaidų ribose palyginamas su kai kurių kometų. Turint omeny, kad visos žvaigždės formuojasi iš panašių tarpžvaigždinių dujų, tikėtina, kad Saulės sistemos protoplanetiniame diske santykis buvo panašus.

Jis gerokai aukštesnis už išmatuotą tarpžvaigždinėje terpėje, taigi į diskus deuteris nusėda daug lengviau, turbūt dėl to, kad yra dvigubai sunkesnis už protį. O diskui evoliucionuojant, vandens molekulės susitelkia kometose neiširusios. Vėliau dalis jų patenka ir į planetas.

Tyrimo rezultatai publikuojami „Nature“.