惑星形成円盤における紫外線主導の化学への移行は、後期段階の惑星形成の始まりを示しています

ディスクの物理的進化と、物理環境が化学にどのように影響するかを強調した概略図。 クレジット: 自然天文学 (2022)。 DOI: 10.1038/s41550-022-01831-8

惑星形成の化学的性質は、原始惑星系円盤 (惑星が形成される塵とガス) の化学貯蔵庫が惑星の組成と生命の可能性に直接影響を与えるため、何十年もの間研究者を魅了してきました。

ミシガン大学天文学部の新しい研究は、後期段階の惑星の発達における化学は、宇宙線や X 線ではなく、紫外線によって促進されることを示唆しています。惑星形成円盤の宇宙の苗床。

天文学の博士課程の学生であり、論文の筆頭著者である Jenny Calahan は、 自然天文学、この発見は幸運な偶然であり、以前の研究に基づいたものであると述べました.

「惑星を形成する円盤の最も冷たくて密度の高い部分には、明るく複雑な有機分子が存在することが示されています」とCalahanは言いました。 「これらの分子は、観測できるガス中ではなく、これらの温度で凍結すると予想されるため、この明るい発光は不可解です。」

これらの分子は、華氏マイナス 400 度の領域から放出されており、これらの温度では、天文学者が塵の粒子として分類する小さな固体、または後の mm から cm サイズの固体を小石として分類すると考えられています。 これらの分子は、粒子に氷のコーティングを追加する必要があるため、ガス内では観察できません。

惑星を形成する円盤には、小石が豊富なほこりの多い中央面、ガスの大気、およびガスに結合した小さなほこりの集団という 3 つの主要な構成要素があります。 惑星を形成する円盤が時間とともに進化するにつれて、変化する環境が内部の化学に影響を与えます。 観測された明るさを説明するために、Calahan はモデルを調整して、通常は UV 光子をブロックする小さな塵集団の質量を減らし、より多くの UV 光子が円盤のこれらの最も冷たい領域に深く浸透できるようにしました。 これにより、観測された明るさが再現されました。

「惑星形成領域での小さな固体の進化により、炭素が豊富な環境と紫外線が豊富な環境が組み合わされている場合、ガス中に複雑な有機物を生成し、これらの観測を再現できます」と彼女は言いました.

これは、時間の経過に伴う小さな塵の進化を表しています。

約 20 年前、研究者は、ガス状円盤の化学が、より短い時間スケールで動作し、宇宙線や X 線などの源によって動力を与えられている化学によって支配されていることに気付きました、と主任研究者であり、教授であり、天文学の議長である Edwin Bergin は述べています。

「私たちの新しい研究は、本当に重要なのは、星が円盤から物質を降ろすことによって生成される紫外線場であることを示唆しています」と彼は言いました。 「惑星を作る最初のステップは、ますます大きな固体を形成することで、宇宙線やX線による初期の化学反応から、巨大惑星が誕生すると考えられる段階での紫外線による化学反応へと変化します。」

ジェニーの研究は地球の世界について教えてくれます. どうやって水のようなものを手に入れるのか疑問に思うなら, 進化の重要な部分はこの変化が起こる前の初期段階です. それは生命を構成する揮発性分子 – 炭素, 水素, 窒素 – -地球のような世界を作る固体に埋め込まれています.これらの惑星はこの段階で誕生するのではなく、固体の組成が固定されます.このモデルの後半の段階では、巨大な惑星を作る物質の組成を決定する方法を教えてくれます.

詳しくは:
Jenny K. Calahan ら、後期惑星形成の道しるべとしての UV 駆動型化学、 自然天文学 (2022)。 DOI: 10.1038/s41550-022-01831-8

ミシガン大学提供

引用: 惑星形成円盤における紫外線駆動化学への移行は、後期段階の惑星形成の始まりを示す (2023 年 1 月 10 日) https://phys.org/news/2023-01-shift-ultraviolet から 2023 年 1 月 10 日取得-driven -chemistry-planet-forming-disks.html

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