天文學(xué)家利用ALMA探測(cè)到了年輕恒星V883 Ori周?chē)鷱?fù)雜的有機(jī)分子。這顆恒星的突然爆發(fā)釋放了行星形成盤(pán)中冰化合物的分子。圓盤(pán)化學(xué)成分類(lèi)似于現(xiàn)代太陽(yáng)系中的彗星。敏感的ALMA觀測(cè)使天文學(xué)家能夠重建有機(jī)分子從太陽(yáng)系誕生到我們今天的演化過(guò)程。

由韓國(guó)金恩·李領(lǐng)導(dǎo)的研究小組使用阿塔卡馬的大型毫米/亞毫米陣列(阿爾瑪)來(lái)探測(cè)復(fù)雜的有機(jī)分子，包括甲醇(CH3OH)，丙酮(CH3COCH3)，乙醛(CH3CHO)，甲基甲酸酯(CH3OCHO)和乙腈(CH3CN)這是第一次在行星形成區(qū)或原行星盤(pán)中明確地檢測(cè)到丙酮。各種分子被凍結(jié)在原行星盤(pán)中微米大小的塵埃顆粒周?chē)小883 Ori的突然爆發(fā)加熱了圓盤(pán)，升華了冰，將分子釋放到氣體中。

博科園-科學(xué)科普：圓盤(pán)中溫度達(dá)到分子升華溫度的區(qū)域稱為“雪線”。雪線的半徑大約是正常年輕恒星周?chē)膸讉€(gè)天文單位(au)，然而，它們?cè)诒ê阈侵車(chē)陌霃綆缀鯏U(kuò)大了10倍。用現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡很難拍攝到幾個(gè)天文單位大小的圓盤(pán)，然而在一個(gè)爆發(fā)的恒星周?chē)?，冰在更大范圍?nèi)融化，更容易看到分子的分布，研究人員感興趣的是作為生命基石的復(fù)雜有機(jī)分子的分布。冰，包括冰凍的有機(jī)分子，可能與行星上生命的起源密切相關(guān)。在我們的太陽(yáng)系中，彗星因其豐富冰化合物而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。例如，歐洲航天局的傳奇彗星探測(cè)器羅塞塔，在丘留莫夫-格拉西門(mén)科彗星周?chē)l(fā)現(xiàn)了豐富的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)。

彗星被認(rèn)為是在原太陽(yáng)系較冷的外部區(qū)域形成，那里的分子包含在冰中。探索原行星盤(pán)中冰的化學(xué)成分，直接關(guān)系到探索彗星中有機(jī)分子的起源，以及生命構(gòu)成要素的起源。由于ALMA的高清晰視野和恒星的爆發(fā)導(dǎo)致的雪線擴(kuò)大，天文學(xué)家得到了甲醇和乙醛的空間分布。這些分子的分布呈環(huán)狀，半徑為60 au，是海王星軌道的兩倍。研究人員假設(shè)在這個(gè)環(huán)內(nèi)的分子是不可見(jiàn)的，因?yàn)樗鼈儽缓窈竦膲m埃物質(zhì)所掩蓋，而在這個(gè)半徑之外的分子是不可見(jiàn)的，因?yàn)樗鼈儽粌鼋Y(jié)在冰中。由于巖石和冰態(tài)行星是由固體物質(zhì)構(gòu)成，因此圓盤(pán)中固體的化學(xué)成分具有特殊的重要性。研究小組成員、東京大學(xué)的Yuri Aikawa說(shuō)：

火山爆發(fā)是研究新鮮升華物以及固體組成的獨(dú)特機(jī)會(huì)。V883 Ori是一顆年輕的恒星，距離地球1300光年。這顆恒星正在經(jīng)歷一種所謂的“富奧里奧尼斯式爆發(fā)”，一種由于物質(zhì)從圓盤(pán)流向恒星的激流而突然增加的亮度。這些爆發(fā)只持續(xù)了大約100年。因此觀察到爆發(fā)的機(jī)會(huì)是相當(dāng)罕見(jiàn)。然而由于不同年齡的年輕恒星都經(jīng)歷過(guò)富日暴，天文學(xué)家們希望能夠在年輕恒星的整個(gè)演化過(guò)程中追蹤到冰的化學(xué)成分。這些觀測(cè)結(jié)果以Lee等人的名義發(fā)表，2019年2月4日《自然天文學(xué)》上發(fā)表了“V883 Ori附近的冰組成是由它恒星爆發(fā)所揭示。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自:?國(guó)立自然科學(xué)研究院

參考期刊文獻(xiàn):《Nature Astronomy》

DOI: 10.1038/s41550-018-0680-0

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