天文學家在銀河系的遙遠邊緣發現包含有機分子的“恆星繭”

天文學家首次在我們銀河系的邊緣發現了一顆新生的恆星和周圍複雜的有機分子的“繭”,這一發現揭示了我們宇宙中隱藏的化學複雜性,研究結果出現在《天體物理學雜誌》的一篇論文中。

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來自新瀉大學(日本)、中央研究院天文學和天體物理學研究所(台灣地區)和日本國家天文台的科學家們使用智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)來觀測位於銀河系極端外圍的WB89-789區域的一顆新生星(原星)。探測到各種含碳、氧、氮、硫和硅的分子,包括含有多達九個原子的複雜有機分子。這樣一顆原星以及相關的富含化學成分的分子氣體繭,是第一次在我們銀河系的邊緣被探測到。

ALMA觀測顯示,各種複雜的有機分子,如甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、甲酸甲酯(HCOOCH3)、二甲醚(CH3OCH3)、甲酰胺(NH2CHO)、丙腈(C2H5CN)等,甚至存在於極端銀河系外圍的原始環境中。這種複雜的有機分子有可能成為更大的前生物分子的原料。

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上圖為用ALMA發現的極外星系原星的無線電光譜。來自原星的無線電輻射分佈。塵埃、甲醛(H2CO)、乙炔基(CCH)、一硫化碳(CS)、一氧化硫(SO)、一氧化硅(SiO)、乙腈(CH3CN)、甲酰胺(NH2CHO)的排放。丙腈(C2H5CN)、甲酸甲酯(HCOOCH3)、乙醇(C2H5OH)、乙醛(CH3CHO)、氘代水(HDO)和甲醇(CH3OH)作為例子顯示。在右下角,顯示了周圍區域的紅外雙色合成圖像(紅色:2.16μm,藍色:1.25μm,基於2MASS數據)。

有趣的是,在這個新發現的天體中,複雜有機分子的相對丰度與銀河系內部類似天體中的情況非常相似。這些觀察結果表明,即使在銀河系的邊緣,複雜的有機分子也是以類似的效率形成的,那裡的環境與太陽附近的環境非常不同。

據此天文學家認為銀河系的外部仍然隱藏着在星系形成的早期時代存在的原始環境。極端銀河系外部的環境特徵,如重元素丰度低,銀河系旋臂的擾動小或沒有擾動,都與今天太陽系附近的環境非常不同。由於其獨特的特徵,極外銀河系是研究過去銀河系環境中恆星形成和星際介質的一個極好的“實驗室”。

“利用ALMA,我們能夠看到銀河系邊緣的一顆正在形成的恆星和周圍的分子繭,”日本新瀉大學的天文學家、該論文的主要作者Takashi Shimonishi說。”令我們驚訝的是,各種豐富的複雜有機分子存在於極端銀河系外部的原始環境中。形成化學複雜性的星際條件可能從宇宙的早期歷史就一直存在,”Shimonishi補充說。

“這些觀測顯示,即使在像我們銀河系最外層區域這樣的低金屬性環境中,也能有效地形成複雜的有機分子。日本國家天文台的天文學家、該論文的共同作者Kenji Furuya說:”這一發現為了解複雜的有機分子是如何在宇宙中形成的提供了一塊重要的拼圖。

然而,目前還不清楚這樣的化學複雜性在銀河系的外部是否常見。複雜的有機分子具有特殊的意義,因為其中一些與太空中形成的前生物分子有關。該小組正計劃在未來觀察更多的恆星形成區,並希望澄清富含化學成分的系統,如在我們的太陽系看到的那樣,是否在宇宙的歷史中無處不在。

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