韦伯望远镜发现年轻恒星ISO-ChaI 147周围的神秘碳宝库

科学家们利用詹姆斯-韦伯太空望远镜，在一颗低质量恒星周围的原行星盘中发现了种类丰富的碳分子，这表明行星形成环境的类型很独特，可能导致产生贫碳行星。

这是一颗年轻恒星被气体和尘埃盘包围的艺术印象图。一个国际天文学家小组利用美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜研究了一颗被称为 ISO-ChaI 147 的年轻、质量极低的恒星周围的星盘。研究结果揭示了迄今为止在原行星盘中看到的最丰富的碳氢化合物化学成分。资料来源：NASA/JPL-Caltech

一个国际天文学家小组利用美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）研究了一颗年轻的低质量恒星周围的气体和尘埃盘。研究结果揭示了迄今为止在这样一个盘中观测到的最大量的含碳分子。这些发现对这颗恒星周围可能形成的任何行星的潜在成分都有影响。

对行星形成的影响

岩质行星比气态巨行星更有可能在低质量恒星周围形成，因此它们是银河系中最常见恒星周围最常见的行星。人们对这类行星的化学性质知之甚少，它们可能与地球相似，也可能与地球大相径庭。天文学家希望通过研究形成这类行星的星盘，更好地了解行星的形成过程和由此产生的行星的成分。

低质量恒星周围的行星形成盘很难研究，因为它们比高质恒星周围的盘更小更暗。一项名为"MIRI（中红外仪器）中红外盘巡天"（MINDS）的计划旨在利用韦伯望远镜的独特功能，在盘的化学物质清单和系外行星的特性之间架起一座桥梁。

第一作者、荷兰格罗宁根大学的 Aditya Arabhavi 解释说："与以前的红外空间望远镜相比，韦伯望远镜具有更好的灵敏度和光谱分辨率。这些观测在地球上是不可能实现的，因为来自圆盘的辐射被我们的大气层阻挡了。"

美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯-韦伯太空望远镜的中红外成像仪（MIRI）所揭示的ISO-ChaI 147恒星的光谱显示了迄今为止在原行星盘中所看到的最丰富的碳氢化合物化学成分，其中包括13种含碳分子。其中包括首次在太阳系外探测到的乙烷（C2H6）。研究小组还首次在原行星盘中成功探测到乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基自由基CH3。资料来源：NASA、ESA、CSA、R. Crawford（STScI）

系外行星化学的突破性发现

在一项新的研究中，该研究小组探索了一颗被称为 ISO-ChaI 147 的超低质量恒星周围的区域，这是一颗具有 100 万到 200 万年历史的恒星，其重量仅为太阳的 0.11 倍。韦伯的近红外成像仪揭示的光谱显示了迄今为止在原行星盘中看到的最丰富的碳氢化合物化学成分--共有13种不同的含碳分子。研究小组的发现包括首次在太阳系外探测到乙烷（C2H6），以及乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基自由基CH3。

Arabhavi补充说："这些分子已经在太阳系中被探测到，比如在67P/Churyumov-Gerasimenko和C/2014 Q2（Lovejoy）等彗星中。韦伯望远镜让我们了解到，这些碳氢化合物分子不仅种类繁多，而且数量巨大。我们现在可以看到这些分子在行星摇篮中的舞动，这真是令人惊叹。这与我们通常想象的行星形成环境截然不同。"

研究小组指出，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。由于韦伯望远镜揭示的内盘气体富含碳元素，因此行星可能形成的固体物质中的碳元素所剩无几。因此，可能在那里形成的行星最终可能是贫碳的。(地球本身就被认为是贫碳的）。

同样来自格罗宁根大学的团队成员英格-坎普（Inga Kamp）补充说："这与我们在太阳型恒星周围的星盘中看到的成分大相径庭，在太阳型恒星周围的星盘中，水和二氧化碳等含氧分子占主导地位。"这个天体证明，这是一类独特的天体。"

团队成员、法国国家科学研究中心的 Agnés Perrin 补充说："我们能在 600 多光年外的天体中探测到我们在地球上熟知的分子（如苯）的数量并对其进行量化，这真是不可思议。"

未来研究方向

下一步，科学团队打算将他们的研究扩展到更大样本的极低质量恒星周围的此类星盘，以加深他们对此类富碳陆地行星形成区域的常见性或奇特性的理解。研究小组成员、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-亨宁解释说："扩大研究范围还能让我们更好地了解这些分子是如何形成的。韦伯数据中的一些特征也仍未确定，因此需要更多的光谱分析来全面解释我们的观测结果"。

这项工作还凸显了科学家跨学科合作的重要必要性。研究小组指出，这些结果和附带数据有助于其他领域（包括理论物理、化学和天体化学）解释光谱，并研究这一波长范围内的新特征。

编译来源：ScitechDaily