Protostar menghubungkan perairan tata surya dan medium antarbintang

Dari mana bintang dan planet mendapatkan airnya? Sudah lama ada bukti bahwa bintang-bintang muda dan cakram protoplanetnya “mewarisi” airnya dari medium antarbintang – awan gas dan debu tempat terbentuknya bintang baru. Sekarang para astronom telah menemukan bukti yang hilang untuk itu. Mereka mendeteksi jejak air antarbintang di cakram pembentuk planet bintang muda V883 Orionis, berjarak sekitar 1.300 tahun cahaya. Tim menunjukkan bahwa kandungan deuterium dalam air gas di sekitar bintang ini mirip dengan kandungan air di komet tata surya di satu sisi, dan kandungan air di medium antarbintang di sisi lain. Ini menunjukkan bahwa air kita pernah juga berasal dari ruang antarbintang.

Bumi kita adalah planet air: tiga perempat permukaannya sekarang tertutup lautan dan atmosfernya juga mengandung banyak uap air. Namun, sejauh ini hanya sebagian yang diklarifikasi dari mana semua air ini berasal. Menurut teori saat ini, sebagian besar air ini berasal dari piringan protoplanet Matahari muda. Bumi mendapatkan airnya dari pembentukan planet-planet, tetapi juga dari efek lanjutan dari asteroid dan komet yang terbentuk di berbagai wilayah piringan protoplanet. Kemiripan isotop hidrogen dan oksigen dalam air menunjukkan hal ini, tetapi ada juga beberapa perbedaan.

Belum jelas dari mana piringan protoplanet matahari mendapatkan airnya. Peneliti planet telah lama berasumsi bahwa bintang muda dan awan materi di sekitarnya “mewarisi” air mereka dari medium antarbintang. “Kita dapat menganggap jalur air melalui alam semesta sebagai rantai atau jalur: kita sudah tahu seperti apa tautan terakhir itu – air di planet dan komet,” jelas penulis pertama John Tobin dari National Radio Astronomy Observatory (NRAO) di Charlottesville, AS. “Sejauh ini kami telah mampu menghubungkan Bumi ke komet dan protobintang ke medium antarbintang. Tapi hubungan dari protobintang ke komet telah hilang.”

Bagian yang dipanaskan memungkinkan pemandangan air

Tidak jelas apakah piringan protoplanet bintang benar-benar mengandung air dari ruang antarbintang. Di tata surya kita, alasannya jelas: kita harus kembali ke masa lalu untuk melakukannya. Ada masalah lain dengan piringan proto datar di sekitar bintang muda yang aneh: “Sebagian besar air di piringan pembentuk planet membeku seperti es, jadi biasanya tersembunyi dari kita,” jelas rekan penulis Margot Lemker dari Observatorium Leiden di Belanda. . Ketika air membeku menjadi es, para astronom tidak dapat menentukan komposisi isotopnya, misalnya proporsi deuterium isotop hidrogen berat, menggunakan spektroskopi – ini hanya mungkin dengan bahan gas. Di piringan protoplanet, ada uap air selain air beku. Namun, wilayah dengan panas yang cukup ini biasanya sangat dekat dengan bintang dan diselimuti oleh awan debu di sekitarnya.

Tetapi Tobin dan timnya sekarang telah menemukan protobintang yang garis saljunya – batas pembekuan air – sangat jauh. Protostar V883 Orionis terletak sekitar 1.305 tahun cahaya di konstelasi Orion dan mengandung piringan gas dan debu yang membentang 320 unit astronomi ke luar angkasa. 130 tahun yang lalu, sebuah ledakan dahsyat terjadi di sistem yang sedang tumbuh ini, yang menurut para astronom memanaskan piringan protoplanet dari protobintang. Akibatnya, garis salju bergeser jauh ke luar dan sebagian besar air protoplanet telah menjadi uap air. Dengan menggunakan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) di Chili, Tobin dan timnya mampu menangkap dan menganalisis tanda spektral air ini. “Cakram panas V883 Orionis memungkinkan kita untuk mengkarakterisasi reservoir airnya dengan cara yang diselesaikan secara spasial, yang tidak mungkin dilakukan oleh sebagian besar cakram protoplanet,” para astronom menjelaskan.

(Video: ESO)

Tautan antara bintang-bintang dan air matahari

Di satu sisi, analisis mengungkapkan bahwa piringan protoplanet mengandung cukup air dalam bentuk uap air untuk mengisi lautan Bumi 1.200 kali lebih besar. “Ini adalah batas bawah karena tidak termasuk air yang lebih dekat dari 40 AU ke bintang, atau air es di tepi luar piringan,” kata tim tersebut. Di sisi lain, mereka dapat menggunakan analisis spektral untuk menentukan seberapa tinggi tingkat deuterium di perairan protoplanet tersebut. Rasio hidrogen ini dengan neutron ekstra memberikan petunjuk penting tentang dari mana asal air. Di V883 Orionis, para peneliti menemukan kecocokan dengan air komet di tata surya serta dengan medium antarbintang. “Molekul air di sistem ini dan di tata surya kita mengandung proporsi deuterium dan hidrogen yang serupa,” kata Tobin. “Ini mendukung gagasan bahwa air dalam sistem planet berasal dari ruang antarbintang dan komet dan Bumi diambil alih relatif tidak berubah,” kata Tobin.

Dengan ini, V883 Orionis sekarang menyediakan mata rantai yang hilang dalam rantai air: di satu sisi, bintang menghubungkan air antarbintang ke protobintang dan cakram protoplanetnya, dan di sisi lain, ini menunjukkan hubungan dari cakramnya ke komet matahari dan demikian juga dengan tata surya kita. Ini menegaskan asumsi bahwa air kita juga berasal setidaknya sebagian dari ruang antarbintang dan mungkin jauh lebih tua dari Matahari atau Bumi kita. “Melihat air di cakram V883 Orionis, pada dasarnya kita melihat ke masa lalu dan melihat seperti apa tata surya kita saat masih jauh lebih muda,” kata Limaker. Tobin menambahkan, “V883 Orionis adalah mata rantai yang hilang: kita sekarang memiliki rantai yang tidak terputus dari komet dan protobintang ke medium antarbintang.”

Sumber: John Tobin (Observatorium Astronomi Radio Nasional, Charlottesville) dkk., Alam, Tersedia Di Sini. doi: 10.1038/s41586-022-05676-z

© wissenschaft.de – Nadia Podbrigar