Wissenschaftler entschlüsseln Geheimnisse der Planetenentstehung, den Ursprung des Lebens in einer Schar neuer Forschungen

Eine Künstlerin

Künstlerische Darstellung von Planeten, die sich aus der Scheibe um den jungen Stern GM Aurigae bilden. (Bildnachweis: M.Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian)



Satte 20 neue wissenschaftliche Veröffentlichungen verwenden Daten, die von einer Vielzahl von Radioschüsseln hoch in der chilenischen Wüste gesammelt wurden, um die Geheimnisse der Entstehung von Planeten zu entschlüsseln.



Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) ist darauf spezialisiert, das zu untersuchen, was Wissenschaftler protoplanetare Scheiben nennen, das Durcheinander von Material, das junge Sterne umgibt und schließlich zusammenglüht, um Planeten zu bauen. Während Wissenschaftler viel Arbeit leisten, um bereits gebildete Exoplaneten , bietet auch das Studium protoplanetarer Scheiben die Möglichkeit, all diese Zutaten vermischt und verteilt zu sehen.

Eine neue Reihe von 20 Artikeln, die in der Astrophysical Journal Supplement Series veröffentlicht wurden, teilt die Ergebnisse eines Forschungsprogramms namens Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS) mit, das die leistungsstarke Anlage zur Untersuchung protoplanetarer Scheiben nutzt.



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Eine der neuen Veröffentlichungen kartiert das Vorhandensein von mehr als einem Dutzend organischer Moleküle in fünf verschiedenen protoplanetaren Scheiben. Organische Moleküle, die Kohlenstoff enthalten, sind für Wissenschaftler von besonderem Interesse, die versuchen zu verstehen, wie das Leben beginnt.

'Diese planetenbildenden Scheiben wimmeln von organischen Molekülen, von denen einige mit den Ursprüngen des Lebens hier auf der Erde in Verbindung gebracht werden', sagte Karin Öberg, Astronomin am Center for Astrophysics at Harvard & Smithsonian (CfA) und Hauptforscherin für MAPS. in einem Stellungnahme . „Das ist wirklich aufregend; Die Chemikalien in jeder Scheibe werden letztendlich die Art der Planeten beeinflussen, die sich bilden – und bestimmen, ob die Planeten Leben beherbergen können oder nicht.'



Die Karten zeigen nicht nur, dass organische Verbindungen in protoplanetaren Scheiben existieren, sie zeigen auch, dass die Verteilung solcher Inhaltsstoffe variiert. So könnten zwei Planeten, die sich in verschiedenen Regionen derselben protoplanetaren Scheibe bilden, mit sehr unterschiedlichen Vorräten dieser Verbindungen enden.

Blausäureemissionen eines jungen Sterns namens HD 163296 überlagern einen Künstler

Die Cyanwasserstoffemissionen eines jungen Sterns namens HD 163296 überlagern eine künstlerische Darstellung eines Sternenfeldes.(Bildnachweis: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / D. Berry (NRAO) / K. Öberg et al (MAPS))



'Unsere Karten zeigen, dass es sehr wichtig ist, wo auf einer Scheibe ein Planet entsteht', sagte Öberg. 'Zwei Planeten können sich um denselben Stern herum bilden und haben sehr unterschiedliche organische Inventare und daher Veranlagungen für Leben.'

Die Forschung identifizierte nicht nur verschiedene Inhaltsstoffe, sondern identifizierte auch Verbindungen, die mit Deuterium aufgebaut sind, einer Form von Wasserstoff, die doppelt so schwer ist wie der am häufigsten vorkommende Geschmack dieses Elements. Die Deuteriumkonzentrationen variieren über eine Scheibe hinweg, so die Forschung, wobei viel weniger Atome näher am Stern im Herzen der Scheibe gefunden werden.

Wissenschaftler, die an der Forschungssuite arbeiteten, konnten auch die frühesten Anzeichen dafür erkennen, dass ein Planet aus einer Scheibe zusammenwächst. Das ist normalerweise sehr schwierig – derselbe Staub und Schmutz, der die Scheibe selbst bildet, blockiert auch die winzigen Babystadien von Planeten.

'Es ist, als würde man versuchen, einen Fisch unter Wasser zu sehen', sagte Richard Teague, ebenfalls Astronom am CfA und Leiter eines Segments des MAPS-Projekts, in derselben Erklärung. »Wir wissen, dass sie da sind, aber wir können nicht so weit nach unten schauen. Wir müssen auf der Wasseroberfläche nach subtilen Zeichen wie Wellen und Wellen suchen.'

ALMA-Daten zeigen Konzentrationen von drei verschiedenen Verbindungen, die zwei junge Sterne umgeben.

ALMA-Daten zeigen Konzentrationen von drei verschiedenen Verbindungen, die zwei junge Sterne umgeben.(Bildnachweis: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Cataldi et al./Aikawa et al.)

Ein weiteres Segment der MAPS-Forschung konzentrierte sich auf die Vorläufer massiver Jupiter-ähnlicher Planeten, in denen Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff viel seltener zu sein schienen als Verbindungen wie Methan.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich viele Gasriesen mit extrem sauerstoffarmen (kohlenstoffreichen) Atmosphären bilden könnten, was die aktuellen Erwartungen an die Zusammensetzung der Planeten in Frage stellt“, sagte Arthur Bosman, Astronom an der University of Michigan und Hauptautor einer der Arbeiten in einer anderen Stellungnahme .

Insgesamt zeigt die Forschung, dass es noch viel mehr darüber zu lernen gibt, was junge Sterne umgibt, wie Planeten entstehen und was dies für das Universum und die Lebensaussichten darin bedeutet.

'Wir hoffen, ALMA nutzen zu können, um in diesen Scheiben nach den nächsten Sprungbrettern der chemischen Komplexität zu suchen', sagte John Ilee, Astronom an der University of Leeds in Großbritannien und leitender Forscher einer neuen MAPS-Studie in einem anderen Stellungnahme . 'Wenn wir sie entdecken, werden wir dem Verständnis noch näher kommen, wie die Rohstoffe des Lebens um andere Sterne herum angeordnet werden können.'

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