人类首次在行星状星云内发现干冰

IT之家 3 月 15 日消息，一支国际天文学家团队利用詹姆斯 · 韦伯空间望远镜（JWST），对一个名为 NGC 6302 的复杂行星状星云展开了观测。相关研究成果以论文形式，于 2 月 25 日发表在 arXiv 预印本服务器上，研究团队在该星云中发现了干冰（固态二氧化碳）。这是人类首次在行星状星云中探测到干冰。

据IT之家了解，行星状星云（PNe）是恒星在从主序星演化至红巨星或白矮星的过程中，抛射出的气体和尘埃构成的膨胀壳层。这类星云较为罕见，对天文学家研究星际介质（ISM）的成分具有重要意义。

NGC 6302 又被称作蝴蝶星云或甲虫星云，是一个双极型行星状星云，位于天蝎座方向，距离地球约 3400 光年。该星云半径至少 1.5 光年，拥有明亮的东西向双极叶瓣，中央被一个厚重的尘埃环带分割。

此前对 NGC 6302 的观测已在星云中探测到甲基阳离子（CH₃⁺），它是驱动有机化学反应的关键物质。此外，多项研究还发现，多环芳烃（PAHs）在 NGC 6302 中广泛存在。

这两项发现表明，NGC 6302 的环境支持丰富的化学反应，使其成为研究行星状星云中复杂化学路径的绝佳天然实验室。

为此，加拿大西安大略大学查米 · 巴特领衔的天文学家团队，决定借助 JWST 的中红外仪器（MIRI），进一步解析 NGC 6302 的化学成分。

论文中写道：“本研究利用 JWST 中红外仪器的中分辨率光谱仪（MIRI），对 NGC 6302 的中心恒星、尘埃环带及双极叶瓣最内侧区域进行观测。”

中红外仪器中分辨率光谱仪的观测结果显示，在 14.8–15.2 微米波段出现清晰的吸收特征，对应气态二氧化碳。进一步研究在 NGC 6302 的尘埃环带中，识别出干冰的两个关键吸收信号：14.9–15.15 微米的浅宽吸收峰，以及 15.2–15.3 微米的第二条吸收峰。

天文学家强调，此次在 NGC 6302 中发现固态二氧化碳，是首次在行星状星云中，识别出比水冰更易挥发的冰态物质。

他们指出，分子冰在低温、遮蔽环境中十分丰富，比如致密分子云、年轻恒星天体（YSOs）的包层和原行星盘；但行星状星云环境因强紫外辐射，通常不利于脆弱分子和冰态物质存在，这让本次发现极具独特性。

论文显示，NGC 6302 中的气冰比与年轻恒星天体存在显著差异，说明演化后恒星环境中，冰的形成或演化机制截然不同。

研究作者总结认为，需要对行星状星云开展高空间分辨率观测，以限定其化学路径、温度结构和冰演化机制，这对确认冰化学是否普遍存在于致密行星状星云环带至关重要。