9月15日在預(yù)印本平臺(tái)arXiv中發(fā)表的20篇系列論文表明,,天文學(xué)家已經(jīng)非常詳細(xì)地繪制了行星“托兒所”內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)。
新公布的圖集揭示了五個(gè)原行星盤(行星在年輕恒星周圍形成塵埃和氣體的區(qū)域)內(nèi)數(shù)十種分子的位置,。
生命存在或更廣泛
領(lǐng)導(dǎo)圖集制作項(xiàng)目的哈佛—史密森尼天體物理學(xué)中心天文學(xué)家凱琳·奧伯格表示,,這些行星形成盤中充滿了有機(jī)分子,其中一些與地球上生命的起源有關(guān),?!斑@真的很令人興奮。每個(gè)盤中的化學(xué)物質(zhì)將最終影響形成的行星類型,,并決定行星是否可以承載生命,。”
研究結(jié)果表明,,導(dǎo)致地球上生命存在的基本化學(xué)條件可能會(huì)更廣泛地存在于整個(gè)銀河系中,。在環(huán)繞新形成的恒星的原行星盤中發(fā)現(xiàn)了大的有機(jī)分子,而一個(gè)類似的盤曾經(jīng)圍繞著年輕的太陽,,形成了現(xiàn)在構(gòu)成我們太陽系的行星,。
這些分子的存在意義重大,因?yàn)樗鼈兪歉唵蔚奶蓟肿?如太空中大量發(fā)現(xiàn)的一氧化碳)與創(chuàng)造和維持生命所需的更復(fù)雜分子之間的“墊腳石”,。
行星在不同的“湯”中形成
新的圓盤圖顯示,,原行星盤中的化學(xué)物質(zhì)在每個(gè)盤中的分布并不均勻。相反,,每個(gè)盤都充滿不同的行星形成“湯”(分子混合物或行星成分),。結(jié)果表明,行星的形成發(fā)生在不同的化學(xué)環(huán)境中,,并且在它們形成時(shí),,每個(gè)行星可能會(huì)根據(jù)其在盤中的位置而暴露于截然不同的分子中。
系列論文之一的主要作者奧伯格說:“我們的圖集揭示了行星在盤中形成的位置非常重要,。盤中的許多化學(xué)物質(zhì)都是有機(jī)物,,這些有機(jī)物在特定盤內(nèi)的分布變化很大。兩顆行星可以圍繞同一顆恒星形成,,它們的有機(jī)物含量非常不同,,因此很有可能存在生命?!?/p>
另一篇論文則繪制了18種分子(包括氰化氫和其他與生命起源有關(guān)的腈)在五個(gè)盤中的具體位置,。這些圖像是研究人員在2018年和2019年使用智利阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠(yuǎn)鏡(ALMA)拍攝的。收集的數(shù)據(jù)高達(dá)100TB字節(jié),,研究人員花了兩年時(shí)間來分析,,并將其分解成每個(gè)分子的單獨(dú)圖示。
每個(gè)盤的最終圖示表明,,即使在單個(gè)盤中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也比人們想象的要復(fù)雜得多,。研究人員解釋說:“每個(gè)單獨(dú)盤看起來都與下一個(gè)大不相同,都有自己獨(dú)特的化學(xué)子結(jié)構(gòu)集,。在這些盤中形成的行星將經(jīng)歷非常不同的化學(xué)環(huán)境,。”
重要的是,,這些有機(jī)分子所在的盤區(qū)域也是小行星和彗星形成的地方,。在這些盤中也可能發(fā)生類似于在地球上啟動(dòng)生命的過程——小行星和彗星的轟擊將大有機(jī)分子轉(zhuǎn)移到新形成的行星上。
研究人員表示:“這項(xiàng)工作的主要結(jié)果表明,,在我們的星球上孕育生命所需的相同成分也存在于其他恒星周圍,。在行星上啟動(dòng)生命所需的分子可能很容易在所有行星形成環(huán)境中發(fā)現(xiàn)?!?/p>
尋找未來的行星新生兒
新研究項(xiàng)目不僅僅為天文學(xué)家提供研究圓盤化學(xué)環(huán)境的機(jī)會(huì),。奧伯格說:“我們的團(tuán)隊(duì)使用這些圖集來展示一些正在形成的行星位于盤內(nèi)的位置,這使科學(xué)家能夠?qū)⒂^察到的化學(xué)湯與特定行星的未來成分聯(lián)系起來,?!?/p>
研究人員正使用收集的數(shù)據(jù)和圖集來尋找新生行星。天文學(xué)家確信行星是在原行星盤中形成的,,但有一個(gè)問題:他們無法直接看到它們,。密集的氣體和塵埃將持續(xù)約300萬年,掩蔽了年輕的,、正在發(fā)育的行星,。
研究人員表示:“這就像在看一條水下的魚。我們知道它們?cè)谀抢?,但我們無法看見深處的魚,。我們必須在水面上尋找細(xì)微的跡象,比如漣漪和波浪,?!?/p>
在原行星盤中,氣體和塵埃自然地圍繞中心恒星旋轉(zhuǎn),。天文學(xué)家可以測(cè)量的移動(dòng)物質(zhì)的速度應(yīng)該在整個(gè)盤上保持一致,。但如果一顆行星潛伏在表面之下,研究人員認(rèn)為它會(huì)輕微擾亂圍繞它移動(dòng)的氣體,形成速度的微小偏差,,導(dǎo)致螺旋狀氣體以意想不到的方式移動(dòng),。
使用這種策略,研究人員分析了五個(gè)原行星盤中的兩個(gè)——圍繞年輕恒星HD 163296和MWC 480的氣體速度,。盤中某些部分的速度出現(xiàn)小波動(dòng),,揭示了每個(gè)盤中都嵌有一顆年輕的類似木星的行星。
研究人員說,,隨著行星的生長,,它們最終會(huì)“在盤結(jié)構(gòu)中形成開放的缺口”,以便人們可以看到它們,,但這個(gè)過程將需要數(shù)千年的時(shí)間,。研究人員希望比即將發(fā)射的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡領(lǐng)先一步確認(rèn)這些發(fā)現(xiàn),并在未來通過研究更多的原行星盤來證實(shí)這一結(jié)果,。