天文學家利用ALMA探測到了年輕恒星V883 Ori周圍復雜的有機分子。這顆恒星的突然爆發(fā)釋放了行星形成盤中冰化合物的分子。圓盤化學成分類似于現(xiàn)代太陽系中的彗星。敏感的ALMA觀測使天文學家能夠重建有機分子從太陽系誕生到我們今天的演化過程。

由韓國金恩·李領導的研究小組使用阿塔卡馬的大型毫米/亞毫米陣列(阿爾瑪)來探測復雜的有機分子，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)或原行星盤中明確地檢測到丙酮。各種分子被凍結(jié)在原行星盤中微米大小的塵埃顆粒周圍冰中。V883 Ori的突然爆發(fā)加熱了圓盤，升華了冰，將分子釋放到氣體中。

塵埃分布用橙色表示，有機分子甲醇的分布用藍色表示。圖片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Lee et al.V883Ori

博科園-科學科普：圓盤中溫度達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圍的幾個天文單位(au)，然而，它們在爆炸恒星周圍的半徑幾乎擴大了10倍。用現(xiàn)有的望遠鏡很難拍攝到幾個天文單位大小的圓盤，然而在一個爆發(fā)的恒星周圍，冰在更大范圍內(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雜有機分子的分布。

冰，包括冰凍的有機分子，可能與行星上生命的起源密切相關。在我們的太陽系中，彗星因其豐富冰化合物而成為人們關注的焦點。例如，歐洲航天局的傳奇彗星探測器羅塞塔，在丘留莫夫-格拉西門科彗星周圍發(fā)現(xiàn)了豐富的有機化學物質(zhì)。

圓盤外部是冷的，塵埃顆粒被冰覆蓋。ALMA檢測到圓盤中雪線周圍各種復雜的有機分子。圖片：National Astronomical Observatory of Japan

彗星被認為是在原太陽系較冷的外部區(qū)域形成，那里的分子包含在冰中。探索原行星盤中冰的化學成分，直接關系到探索彗星中有機分子的起源，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)導致的雪線擴大，天文學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。研究人員假設在這個環(huán)內(nèi)的分子是不可見的，因為它們被厚厚的塵埃物質(zhì)所掩蓋，而在這個半徑之外的分子是不可見的，因為它們被凍結(jié)在冰中。由于巖石和冰態(tài)行星是由固體物質(zhì)構(gòu)成，因此圓盤中固體的化學成分具有特殊的重要性。研究小組成員、東京大學的Yuri Aikawa說：

正常狀態(tài)和突出階段原行星盤組成示意圖，V883 Ori正在經(jīng)歷一次FU Orionis潰決，圓盤溫度的升高將雪線向外推，導致冰中包含的各種分子釋放到氣體中。圖片：National Astronomical Observatory of Japan

火山爆發(fā)是研究新鮮升華物以及固體組成的獨特機會。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)的機會是相當罕見。然而由于不同年齡的年輕恒星都經(jīng)歷過富日暴，天文學家們希望能夠在年輕恒星的整個演化過程中追蹤到冰的化學成分。這些觀測結(jié)果以Lee等人的名義發(fā)表，2019年2月4日《自然天文學》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-科學科普｜研究/來自: 國立自然科學研究院

參考期刊文獻:《Nature Astronomy》

DOI: 10.1038/s41550-018-0680-0

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