早在恒星诞生之前,生命的成分就已经在恒星托儿所里出现了。

2020-06-17 06:05:41

uanews.arizona.edu/Story/ingre…。-亚利桑那大学斯图尔德天文台(University Of Arizona Steward Observatory)的天文学家表示,在孕育行星的寒冷气体和尘埃云中,长期诞生的复杂有机物质比之前认为的更加普遍。

研究人员发现,这些分子的出现时间也比传统智慧认为的要早得多,比恒星真正开始形成的时间早了数十万年。发表在“天体物理杂志”上的这一结果挑战了现有的理论,这些理论需要由原恒星(正在形成的恒星)加热的环境,才能使复杂的有机分子变得可见。

这项研究是第一次在大量潜在的恒星形成地点寻找两个复杂的有机分子甲醇和乙醛的特征,不同于之前的观察,之前的观察主要集中在单个物体上。恒星前或没有恒星的核心之所以这样命名,是因为虽然它们还没有包含任何恒星,但它们标志着太空中寒冷的尘埃和气体汇聚成种子的区域,这些种子将产生恒星,可能还有行星。

研究人员使用亚利桑那州射电天文台位于图森西南部基特峰的12米碟形望远镜,透过散布在被称为金牛座分子云的恒星形成区域的31个无恒星核心的气体和尘埃的覆盖层进行观测,该区域距离地球约440光年。每个核心可以延伸一段距离,可以覆盖相邻排列的多达1000个太阳系。

天文学副教授扬西·雪莉(Yancy Shirley)说,我们观察的这些没有恒星的核心距离原恒星或任何行星的最初形成时间有数十万年之遥。她与该论文的主要作者萨曼莎·西贝里(Samantha Scibeli)共同撰写了这篇论文。萨曼莎·西贝里是雪莉研究小组的三年级博士生。这告诉我们生命所需的基本有机化学存在于恒星和行星形成之前的原始气体中。

虽然科学家们早就知道太空中存在着益生菌分子-正如我们所知,这些分子为生命提供了必要的基石-但对于它们在哪里形成,如何形成,以及它们最终出现在任何可能的行星表面的机制,一直很难得出确凿的答案。

确切的过程仍在争论中,因为理论模型仍然与我们看到的不太相符,肖贝利说。有了这篇论文,通过告诉理论家这些分子是多么丰富,我们可以更好地约束可能正在发生的形成机制。

西贝里解释说,恒星前的核心就像是通往恒星系统的最早进化步骤的窗口,有行星甚至可能是行星。他估计,在这项研究之前,针对复杂有机分子研究的此类天体不到10个。类似的观察通常集中在一个分子,甲醇,而这里描述的调查专门跟踪甲醇和乙醛的进化,乙醛是一种相关的酒精衍生物。

在这项调查中,研究小组在总计近500小时的观察活动中寻找这两个分子的明显特征。

在所有31个恒星前核中都发现了甲醇,其中70%除了甲醇外还含有乙醛。这项研究的作者将这些结果解释为复杂的有机分子在新生恒星形成区域的分布比之前认为的要广泛得多的证据。

这些发现挑战了关于益生菌分子如何形成的传统理论,因为它们假设了一种情景,即来自新生恒星的热量为有机分子的形成提供了必要的环境。极端寒冷的气体和尘埃云中含有丰富的复杂有机分子,距离这些条件还有很长一段路要走,这意味着肯定还有其他过程在起作用。

西贝利说,在这些核心中,我们认为它们是类似太阳的小质量恒星的发源地、茧和托儿所,条件如此之差,甚至很难创造出这些分子。通过做这样的调查,我们可以更好地了解生命的先驱是如何存在的,它们是如何在恒星形成的后期阶段迁移并进入太阳系的。

西贝里说,如果没有基特峰上的亚利桑那州无线电天文台,这项调查是不可能的。因为它们的尘埃和气体屏蔽了光学上看不见的恒星核心之前的尘埃和气体,天文学家不得不恢复到更长的波长。与许多其他天文目标相比,星前核心的环境非常平静,而且非常寒冷,因此它们发出的信号非常微弱。

西贝利说,因为我们想要观察这么大样本的岩芯,并获得两个分子如何共同进化的详细图像,所以我们需要长时间盯着这些岩芯,并补充说,用任何其他射电望远镜几乎不可能进行这种类型的调查,因为较大的天文台无法为一个项目分配这么多时间。

她说:我们真的很幸运,因为有了我们在亚利桑那州的设施,我们可以做到这一点。

与宇宙中的其他物体相比,如星系,恒星前的核心形成的时间相当短,寿命不到一百万年。在湍流和引力等过程的推动下,分子云中的气体和尘埃坍塌形成细丝,而更密集的核心正是在这些细丝中形成的。西贝里说,金牛座分子云特别有趣,因为它提供了一个了解核心之间不同进化阶段的机会。

她说,并不是所有的核心都可能形成恒星;其中涉及到很多不确定性。我们认为许多核心还处于早期阶段,这就是为什么我们现在看不到它们正在形成恒星。

为了在最早的阶段进一步完善益生菌分子进化的模型,雪莉的团队计划以单个没有恒星的核心为研究对象,收集目前所有复杂物质的更全面的清单。

西贝里说,像金牛座恒星形成云这样的天体为我们自己的太阳系历史提供了重要线索。

她说:我们的孩子出生在这样的云中,但云已经不在了,我们再也看不见了。观察太空中的物体有点像看相册,里面有不同人从婴儿期到老年的不同阶段的快照,在我们的例子中,没有星星的核心可以作为恒星超声图。更多信息,请访问萨曼莎·西贝利等人。复杂有机分子在金牛座分子云中无星核心和恒星前核心中的流行,“天体物理杂志”(2020)。电话:10.3847/15384357/ab7375