詹姆斯韋伯太空望遠鏡揭開了恒星前冰化學的陰暗面

發表于 2025-11-22 05:22:29 來源：骨軟筋酥網

這張由美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡的近紅外相機（NIRCam）拍攝的圖像以Chamaeleon I暗分子云的中心區域為特色，該區域位于630光年之外。斯韋寒冷，伯太濟南（上門服務）外圍找服務崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款纖細的空望云層物質（藍色，中心）在紅外線下被年輕的遠鏡流出的原恒星Ced 110 IRS 4（橙色，左上角）的揭開光芒照亮。來自許多背景恒星的恒星化學光，在云后面被視為橙色點，前冰可用于檢測云中的暗面冰，這些冰吸收穿過它們的詹姆星光。（圖片來源：NASA、斯韋ESA、伯太濟南（上門服務）外圍找服務崴信159-8298-6630提供外圍女小姐上門服務快速安排面到付款CSA、空望M. Zamani（ESA））
詹姆斯韋伯太空望遠鏡揭開了恒星前冰化學的遠鏡陰暗面

天文學家已經盤點了迄今為止冷分子云中最深的冰。他們使用來自名為NIR38的揭開背景恒星的光來照亮名為Chamaeleon I的烏云.云中的冰吸收了某些波長的紅外光，留下了稱為吸收線的光譜指紋。這些線表示分子云中存在哪些物質。這些圖表顯示了詹姆斯韋伯太空望遠鏡的三個儀器的光譜數據。除了像水這樣的簡單冰之外，科學團隊還能夠識別各種分子的冷凍形式，從二氧化碳，氨和甲烷到最簡單的復雜有機分子甲醇。（NASA，ESA，CSA和J. Olmsted（STScI））
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局（勞拉·貝茨）：如果你想建造一個宜居的星球，冰是一種重要的成分，因為它們是幾種關鍵元素的主要來源——即碳、氫、氧、氮和硫（這里稱為CHONS）。這些元素是行星大氣和糖、醇和簡單氨基酸等分子中的重要成分。
一個國際天文學家團隊使用美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠鏡獲得了迄今為止在分子云中測量的最深，最冷的冰的深入清單。除了像水這樣的簡單冰之外，該團隊還能夠識別各種分子的冷凍形式，從羰基硫化物，氨和甲烷，到最簡單的復雜有機分子甲醇。（研究人員認為有機分子在擁有六個或更多原子時是復雜的。這是迄今為止最全面的冰成分普查，可用于制造未來幾代恒星和行星，在年輕恒星形成過程中加熱它們之前。
“我們的研究結果提供了對星際塵埃顆粒上冰形成的初始黑暗化學階段的見解，這些塵埃顆粒將長成厘米大小的鵝卵石，行星從中形成圓盤，”荷蘭萊頓天文臺的天文學家Melissa McClure說，他是觀測計劃的首席研究員，也是描述這一結果的論文的主要作者。“這些觀察結果為制造生命構建塊所需的簡單和復雜分子的形成途徑打開了一扇新窗口。
除了已鑒定的分子外，研究小組還發現了比甲醇更復雜的分子的證據，盡管他們沒有明確地將這些信號歸因于特定的分子，但這首次證明了復雜分子在恒星誕生之前在分子云的冰冷深處形成。
“我們對復雜的有機分子的鑒定，如甲醇和潛在的乙醇，也表明在這個特殊的云中發展的許多恒星和行星系統將繼承相當先進的化學狀態的分子，”萊頓天文臺的天文學家Will Rocha補充道。“這可能意味著行星系統中益生元分子前體的存在是恒星形成的常見結果，而不是我們太陽系的獨特特征。
通過檢測含硫的冰羰基硫化物，研究人員首次能夠估計嵌入冰冷的前恒星塵埃顆粒中的硫含量。雖然測量的數量比以前觀察到的要大，但根據其密度，它仍然小于預計存在于該云中的總量。其他CHONS元素也是如此。天文學家面臨的一個關鍵挑戰是了解這些元素的藏身之處：在冰、煙塵狀物質或巖石中。每種材料中CHONS的數量決定了這些元素中有多少最終進入系外行星大氣層，有多少元素在其內部。
“事實上，我們還沒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法測量的巖石或煙灰材料中，”麥克盧爾解釋說。“這可能會使類地行星的體積組成更加多樣化。
冰的化學表征是通過研究來自分子云之外的星光如何在韋伯可見的特定紅外波長下被云中的冰分子吸收來完成的。這個過程留下了稱為吸收線的化學指紋，可以與實驗室數據進行比較，以確定分子云中存在哪些冰（冷凍分子）。在這項研究中，研究小組的目標是埋藏在Chamaeleon I分子云中一個特別寒冷，密集且難以調查的區域，該區域距離地球約500光年，目前正在形成數十顆年輕恒星。
“如果沒有韋伯，我們根本無法觀察到這些冰，”馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的韋伯項目科學家克勞斯·龐托皮丹（Klaus Pontoppidan）闡述道，他參與了這項研究。“冰在連續的背景星光下顯示為凹陷。在如此寒冷和密集的地區，來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于探測星光并因此識別分子云中的冰是必要的。
這項研究是冰河時代項目的一部分，該項目是韋伯的13個早期釋放科學項目之一。這些觀測旨在展示韋伯的觀測能力，并讓天文學界學習如何充分利用其儀器。冰河時代團隊已經計劃了進一步的觀測，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，以了解冰如何從最初的合成演變到原行星盤的彗星形成區域，”麥克盧爾總結道。“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。
這些結果發表在1月23日的《自然天文學》上。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡是世界上首屈一指的空間科學天文臺。韋伯將解開我們太陽系的謎團，超越其他恒星周圍的遙遠世界，并探索我們宇宙的神秘結構和起源以及我們在其中的位置。韋伯是由美國宇航局與其合作伙伴ESA（歐洲航天局）和加拿大航天局領導的國際計劃。

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