詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡揭開(kāi)了恒星前冰化學(xué)的陰暗面

2025-12-06 03:52:25 分類(lèi)：熱點(diǎn) 閱讀(887)

這張由美國(guó)宇航局詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)（NIRCam）拍攝的圖像以Chamaeleon I暗分子云的中心區(qū)域?yàn)樘厣搮^(qū)域位于630光年之外。斯韋寒冷，伯太廣州外圍（高端外圍）外圍模特（微信199-7144=9724）一二線城市外圍預(yù)約外圍上門(mén)外圍女，不收任何定金30分鐘內(nèi)快速到達(dá)纖細(xì)的空望云層物質(zhì)（藍(lán)色，中心）在紅外線下被年輕的遠(yuǎn)鏡流出的原恒星Ced 110 IRS 4（橙色，左上角）的揭開(kāi)光芒照亮。來(lái)自許多背景恒星的恒星化學(xué)光，在云后面被視為橙色點(diǎn)，前冰可用于檢測(cè)云中的暗面冰，這些冰吸收穿過(guò)它們的詹姆星光。（圖片來(lái)源：NASA、斯韋ESA、伯太廣州外圍（高端外圍）外圍模特（微信199-7144=9724）一二線城市外圍預(yù)約外圍上門(mén)外圍女，不收任何定金30分鐘內(nèi)快速到達(dá)CSA、空望M. Zamani（ESA））

天文學(xué)家已經(jīng)盤(pán)點(diǎn)了迄今為止冷分子云中最深的冰。他們使用來(lái)自名為NIR38的揭開(kāi)背景恒星的光來(lái)照亮名為Chamaeleon I的烏云.云中的冰吸收了某些波長(zhǎng)的紅外光，留下了稱(chēng)為吸收線的光譜指紋。這些線表示分子云中存在哪些物質(zhì)。這些圖表顯示了詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的三個(gè)儀器的光譜數(shù)據(jù)。除了像水這樣的簡(jiǎn)單冰之外，科學(xué)團(tuán)隊(duì)還能夠識(shí)別各種分子的冷凍形式，從二氧化碳，氨和甲烷到最簡(jiǎn)單的復(fù)雜有機(jī)分子甲醇。（NASA，ESA，CSA和J. Olmsted（STScI））
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（勞拉·貝茨）：如果你想建造一個(gè)宜居的星球，冰是一種重要的成分，因?yàn)樗鼈兪菐追N關(guān)鍵元素的主要來(lái)源——即碳、氫、氧、氮和硫（這里稱(chēng)為CHONS）。這些元素是行星大氣和糖、醇和簡(jiǎn)單氨基酸等分子中的重要成分。
一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用美國(guó)宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡獲得了迄今為止在分子云中測(cè)量的最深，最冷的冰的深入清單。除了像水這樣的簡(jiǎn)單冰之外，該團(tuán)隊(duì)還能夠識(shí)別各種分子的冷凍形式，從羰基硫化物，氨和甲烷，到最簡(jiǎn)單的復(fù)雜有機(jī)分子甲醇。（研究人員認(rèn)為有機(jī)分子在擁有六個(gè)或更多原子時(shí)是復(fù)雜的。這是迄今為止最全面的冰成分普查，可用于制造未來(lái)幾代恒星和行星，在年輕恒星形成過(guò)程中加熱它們之前。
“我們的研究結(jié)果提供了對(duì)星際塵埃顆粒上冰形成的初始黑暗化學(xué)階段的見(jiàn)解，這些塵埃顆粒將長(zhǎng)成厘米大小的鵝卵石，行星從中形成圓盤(pán)，”荷蘭萊頓天文臺(tái)的天文學(xué)家Melissa McClure說(shuō)，他是觀測(cè)計(jì)劃的首席研究員，也是描述這一結(jié)果的論文的主要作者。“這些觀察結(jié)果為制造生命構(gòu)建塊所需的簡(jiǎn)單和復(fù)雜分子的形成途徑打開(kāi)了一扇新窗口。
除了已鑒定的分子外，研究小組還發(fā)現(xiàn)了比甲醇更復(fù)雜的分子的證據(jù)，盡管他們沒(méi)有明確地將這些信號(hào)歸因于特定的分子，但這首次證明了復(fù)雜分子在恒星誕生之前在分子云的冰冷深處形成。
“我們對(duì)復(fù)雜的有機(jī)分子的鑒定，如甲醇和潛在的乙醇，也表明在這個(gè)特殊的云中發(fā)展的許多恒星和行星系統(tǒng)將繼承相當(dāng)先進(jìn)的化學(xué)狀態(tài)的分子，”萊頓天文臺(tái)的天文學(xué)家Will Rocha補(bǔ)充道。“這可能意味著行星系統(tǒng)中益生元分子前體的存在是恒星形成的常見(jiàn)結(jié)果，而不是我們太陽(yáng)系的獨(dú)特特征。
通過(guò)檢測(cè)含硫的冰羰基硫化物，研究人員首次能夠估計(jì)嵌入冰冷的前恒星塵埃顆粒中的硫含量。雖然測(cè)量的數(shù)量比以前觀察到的要大，但根據(jù)其密度，它仍然小于預(yù)計(jì)存在于該云中的總量。其他CHONS元素也是如此。天文學(xué)家面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是了解這些元素的藏身之處：在冰、煙塵狀物質(zhì)或巖石中。每種材料中CHONS的數(shù)量決定了這些元素中有多少最終進(jìn)入系外行星大氣層，有多少元素在其內(nèi)部。
“事實(shí)上，我們還沒(méi)有看到我們期望的所有CHONS，這可能表明它們被鎖定在我們無(wú)法測(cè)量的巖石或煙灰材料中，”麥克盧爾解釋說(shuō)。“這可能會(huì)使類(lèi)地行星的體積組成更加多樣化。
冰的化學(xué)表征是通過(guò)研究來(lái)自分子云之外的星光如何在韋伯可見(jiàn)的特定紅外波長(zhǎng)下被云中的冰分子吸收來(lái)完成的。這個(gè)過(guò)程留下了稱(chēng)為吸收線的化學(xué)指紋，可以與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定分子云中存在哪些冰（冷凍分子）。在這項(xiàng)研究中，研究小組的目標(biāo)是埋藏在Chamaeleon I分子云中一個(gè)特別寒冷，密集且難以調(diào)查的區(qū)域，該區(qū)域距離地球約500光年，目前正在形成數(shù)十顆年輕恒星。
“如果沒(méi)有韋伯，我們根本無(wú)法觀察到這些冰，”馬里蘭州巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的韋伯項(xiàng)目科學(xué)家克勞斯·龐托皮丹（Klaus Pontoppidan）闡述道，他參與了這項(xiàng)研究。“冰在連續(xù)的背景星光下顯示為凹陷。在如此寒冷和密集的地區(qū)，來(lái)自背景恒星的大部分光線都被阻擋了，韋伯的精湛靈敏度對(duì)于探測(cè)星光并因此識(shí)別分子云中的冰是必要的。
這項(xiàng)研究是冰河時(shí)代項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目是韋伯的13個(gè)早期釋放科學(xué)項(xiàng)目之一。這些觀測(cè)旨在展示韋伯的觀測(cè)能力，并讓天文學(xué)界學(xué)習(xí)如何充分利用其儀器。冰河時(shí)代團(tuán)隊(duì)已經(jīng)計(jì)劃了進(jìn)一步的觀測(cè)，并希望追蹤冰從形成到冰彗星組合的旅程。
“這只是我們將獲得的一系列光譜快照中的第一個(gè)，以了解冰如何從最初的合成演變到原行星盤(pán)的彗星形成區(qū)域，”麥克盧爾總結(jié)道。“這將告訴我們哪種冰混合物 - 因此哪些元素 - 最終可以輸送到類(lèi)地系外行星的表面或納入巨型氣體或冰行星的大氣層。
這些結(jié)果發(fā)表在1月23日的《自然天文學(xué)》上。
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(tái)。韋伯將解開(kāi)我們太陽(yáng)系的謎團(tuán)，超越其他恒星周?chē)倪b遠(yuǎn)世界，并探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ｍf伯是由美國(guó)宇航局與其合作伙伴ESA（歐洲航天局）和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際計(jì)劃。