詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)年輕恒星周圍有碳分子叢 _美國

據(jù)美國宇航局：一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊使用美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡研究了一顆年輕的低質(zhì)量恒星周圍的氣體和塵埃盤。研究結(jié)果揭示了迄今為止在這樣一個圓盤中發(fā)現(xiàn)的最大數(shù)量的含碳分子。這些發(fā)現(xiàn)對這顆恒星周圍可能形成的任何行星的潛在成分都有啟示。
巖石行星比氣態(tài)巨星更有可能在低質(zhì)量恒星周圍形成，這使它們成為銀河系中最常見恒星周圍最常見的行星。人們對這些世界的化學(xué)成分知之甚少，這些世界可能與地球相似，也可能與地球截然不同。通過研究這些行星形成的圓盤，天文學(xué)家希望更好地了解行星的形成過程和由此產(chǎn)生的行星的組成。
極低質(zhì)量恒星周圍形成行星的圓盤很難研究，因為它們比高質(zhì)量恒星周圍的圓盤更小、更暗。一個名為MIRI（中紅外儀器）中紅外盤調(diào)查（MINDS）的項目旨在利用韋布的獨特能力，在盤的化學(xué)存量和系外行星的性質(zhì)之間架起一座橋梁。
圖片A：藝術(shù)家對原行星盤的概念

這是藝術(shù)家對一顆被氣體和塵埃盤包圍的年輕恒星的印象。一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊使用美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡研究了一顆年輕的低質(zhì)量恒星ISO ChaI 147周圍的圓盤。研究結(jié)果揭示了迄今為止原行星盤中最豐富的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)成分。來源：美國航空航天局/噴氣推進(jìn)實驗室加州理工學(xué)院
荷蘭格羅寧根大學(xué)的首席作者Aditya Arabhavi解釋道：“韋布比以前的紅外太空望遠(yuǎn)鏡有更好的靈敏度和光譜分辨率。” 。“這些觀測是不可能在地球上進(jìn)行的，因為圓盤的排放被我們的大氣層阻擋了。”
在一項新的研究中，該團(tuán)隊探索了一顆被稱為ISO ChaI 147的低質(zhì)量恒星周圍的區(qū)域，這顆恒星有100萬至200萬年的歷史，重量僅為太陽的0.11倍。韋布的MIRI揭示的光譜顯示了迄今為止原行星盤中最豐富的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)成分——總共有13種不同的含碳分子。該團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)包括首次探測到太陽系外的乙烷（C2H6），以及乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基CH3 。
Arabhavi補充道：“這些分子已經(jīng)在我們的太陽系中被檢測到，就像在67P/Churyumov–Gerasimenko和C/2014 Q2（Lovejoy）等彗星中一樣。” 。“韋布讓我們明白，這些碳?xì)浠衔锓肿硬粌H多樣，而且豐富。令人驚訝的是，我們現(xiàn)在可以看到這些分子在行星搖籃中的舞蹈。這是一個與我們通常想象的截然不同的行星形成環(huán)境。”
圖片B:ISO ChaI 147的原行星盤（MIRI發(fā)射光譜）

美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的MIRI（中紅外儀器）揭示的恒星ISO ChaI 147的光譜顯示了迄今為止在原行星盤中發(fā)現(xiàn)的最豐富的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)成分，該原行星盤中由13個含碳分子組成。這包括首次對乙烷（C2H6）進(jìn)行太陽系外探測。該團(tuán)隊還首次在原行星盤中成功探測到乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基自由基CH3 。來源：NASA、ESA、CSA、Ralf Crawford（STScI）
研究小組指出，這些結(jié)果對內(nèi)盤和可能在那里形成的行星的化學(xué)性質(zhì)有很大的影響。由于韋布揭示了圓盤中的氣體富含碳，行星形成的固體材料中可能只剩下很少的碳。因此，可能在那里形成的行星最終可能是貧碳的。（地球本身被認(rèn)為是貧碳的。）
同樣來自格羅寧根大學(xué)的團(tuán)隊成員Inga Kamp補充道：“這與我們在太陽型恒星周圍的圓盤中看到的成分截然不同，在那里，水和二氧化碳等含氧分子占主導(dǎo)地位。” 。“此對象確定這些對象是唯一的一類對象。”
法國國家科學(xué)研究中心的團(tuán)隊成員Agnés Perrin補充道：“令人難以置信的是，我們能夠在600光年外的物體中檢測和量化我們在地球上熟知的分子數(shù)量，比如苯。” 。
接下來，科學(xué)團(tuán)隊打算將他們的研究范圍擴大到更大的低質(zhì)量恒星周圍的此類圓盤樣本，以加深他們對此類富含碳的類地行星形成區(qū)域的普遍性或奇異性的理解。“我們研究的擴展也將使我們更好地了解這些分子是如何形成的，”團(tuán)隊成員、MINDS項目的首席研究員、德國馬克斯·普朗克天文研究所的托馬斯·亨寧解釋道。“韋布數(shù)據(jù)中的幾個特征也仍未確定，因此需要更多的光譜學(xué)來全面解釋我們的觀測結(jié)果。”
這項工作還強調(diào)了科學(xué)家跨學(xué)科合作的迫切需要。該團(tuán)隊指出，這些結(jié)果和伴隨的數(shù)據(jù)可以為其他領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)，包括理論物理、化學(xué)和天體化學(xué)，以解釋光譜并研究該波長范圍內(nèi)的新特征。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的空間科學(xué)天文臺。韋布正在解開我們太陽系中的謎團(tuán)，展望其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們在其中的位置。韋布是由美國國家航空航天局及其合作伙伴歐空局和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個國際項目。