韦伯发现年轻恒星周围有大量碳分子
一个国际天文学家团队利用宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜研究了一颗年轻、质量极低的恒星周围的气体和尘埃盘。研究结果显示，该盘中含有迄今为止最多的含碳分子。这些发现对可能围绕这颗恒星形成的任何行星的潜在成分都有影响。
岩石行星比气态巨行星更有可能围绕低质量恒星形成，这使它们成为我们银河系中最常见的恒星周围最常见的行星。人们对此类行星的化学成分知之甚少，它们可能与地球相似或截然不同。通过研究此类行星形成的圆盘，天文学家希望更好地了解行星的形成过程以及由此产生的行星的成分。
围绕极低质量恒星的行星形成盘很难研究，因为它们比围绕高质量恒星的盘更小、更暗。一个名为 MIRI(中透视 仪器)中透视 盘巡天 (MINDS) 的项目旨在利用韦伯的独特功能在盘的化学成分和系外行星的特性之间架起一座桥梁。
“韦伯望远镜的灵敏度和光谱分辨率比之前的透视 太空望远镜更高，”荷兰格罗宁根大学的主要作者阿迪亚·阿拉巴维 (Aditya Arabhavi) 解释道。“从地球上不可能进行这些观测，因为圆盘的辐射被我们的大气层阻挡了。”
在一项新研究中，该团队探索了质量极低的恒星 ISO-ChaI 147 周围的区域，这颗恒星已有 100 万至 200 万年的历史，重量仅为太阳的 0.11 倍。韦伯望远镜的 MIRI 揭示的光谱显示了迄今为止在原行星盘中发现的最丰富的碳氢化合物化学成分——总共有 13 种不同的含碳分子。该团队的发现包括首次在太阳系外检测到乙烷 (C 2 H 6 )，以及乙烯 (C 2 H 4 )、炔丙基 (C 3 H 4 ) 和甲基自由基 CH 3。
“这些分子已经在太阳系中被发现，比如 67P/Churyumov–Gerasimenko 彗星和 C/2014 Q2 (Lovejoy)，”Arabhavi 补充道。“韦伯让我们了解到这些碳氢化合物分子不仅种类繁多，而且数量众多。我们现在可以看到这些分子在行星摇篮中的舞蹈，这真是太神奇了。这是一个与我们通常认为的截然不同的行星形成环境。”
研究小组表示，这些结果对内盘的化学性质以及可能在那里形成的行星具有重大影响。由于韦伯发现盘中的气体富含碳，因此行星形成的固体材料中可能几乎没有碳。因此，可能在那里形成的行星最终可能是碳含量低的。(地球本身被认为是碳含量低的。)
“这与我们在太阳型恒星周围盘面看到的成分截然不同，在太阳型恒星周围盘面中，水和二氧化碳等含氧分子占主导地位，”团队成员、格罗宁根大学的 Inga Kamp 补充道。“这个物体表明，它们是一类独特的物体。”
法国国家科学研究中心的团队成员阿涅斯·佩兰 (Agnés Perrin) 补充道：“我们能够在距离我们 600 多光年的物体中探测到并量化我们在地球上熟知的分子(例如苯)的数量，这真是令人难以置信。”
接下来，科学团队打算将他们的研究范围扩大到围绕极低质量恒星的更大样本的盘状物，以加深他们对这种富含碳的类地行星形成区域的普遍性和奇特性的理解。“扩大我们的研究范围还将使我们更好地了解这些分子是如何形成的，”团队成员、MINDS 计划首席研究员、德国马克斯普朗克天文研究所的托马斯·亨宁 (Thomas Henning) 解释说。“韦伯数据中的几个特征仍未确定，因此需要更多的光谱来充分解释我们的观测结果。”
这项研究还凸显了科学家跨学科合作的迫切需要。研究团队指出，这些结果和随附数据可以为理论物理学、化学和天体化学等其他领域做出贡献，以解释光谱并研究该波长范围内的新特征。
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