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ALMA在年輕恆星旁偵測到與生命相關的有機分子

丹麥波爾研究所(Niels Bohr Institute)天文學家Jes Jørgensen等人,利用位在智利的阿卡塔瑪大型毫米/次毫米電波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA),在一顆類太陽的年輕恆星周圍氣體中發現糖分子。這是首度在這類恆星周圍發現糖分子的蹤跡,顯示在年輕恆星周圍行星盤尚處在行星正在形成階段時,就已經存有這些與生命相關的基礎化合物。

天文學家發現糖分子的地點是編號為IRAS 16293-2422的一對雙星,雙星裡的兩顆子星質量都與太陽差不多,兩星相距約相當於太陽到天王星的距離(~19AU)。IRAS 16293-2422距離地約400光年,以天文尺度而言算是相當接近地球的了,因此天文學家得以詳細研究這些年輕恆星周圍的分子與化學性質。而他們所發現的這種糖分子是型態很簡單的乙醇醛(glycolaldehyde,C2H4O2,或稱為羥乙醛),是形成RNA很重要的組成之一;而RNA與DNA一樣,都是生命基石之一。

IRAS 16293-2422位在蛇夫座Rho星雲(Rho Ophiuchi)這個著名的的恆星形成區附近。右上圖為WISE衛星拍攝的蛇夫座Rho紅外影像,IRAS 16293-2422就是影像左側白框中間的紅色星點。除了乙醇醛之外,IRAS 16293-2422已知還含有許多其他複雜的有機分子,包括:乙二醇(ethylene glycol)、甲酸甲酯(methyl formate)和乙醇(ethanol,即酒精)等。

本文中所稱之「糖」,僅為一小部分碳水化合物的統稱,由名稱可知,這類碳水化合物含有碳、氫和氧;典型的這類分子,氫原子和氧原子的比例為2:1,一如水分子一般。這類分子應用在食物和飲料中最常見的就是蔗糖,其次就是本文中所提到的乙醇醛;蔗糖分子比本文中所提的乙醇醛分子還大。

到目前為止,僅曾在太空兩處發現過乙醇醛,第一個是朝向銀河中心的人馬座B2星雲(Galactic Centre cloud Sgr B2),為2000年時利用美國基特峰天文臺(Kitt Peak)12米望遠鏡(12 Meter Telescope)和2004年時利用美國綠灣望遠鏡(Robert C. Byrd Green Bank Telescope)發現的,另一個就是2008年利用位在法國的IRAM干涉儀(IRAM Plateau de Bure Interferometer)於高質量高溫分子雲核G31.41+0.31中發現的。而本文中所提,則是首度在年輕恆星旁正在形成行星的地方發現乙醇醛。

ALMA是目前全球靈敏度最高的電波望遠鏡,而它現在甚至還沒有全部竣工,就已可達到這種精密程度,讓天文學家們喜出望外。讓Jørgensen等人最感訝異與驚喜的是他們從ALMA觀測資料發現這些糖分子正落向其中一顆子星,而且在發現這些糖分子之處不僅是行星正在形成之地,而且它們所落下的是「正確的」方向。

向內聚集塌縮以形成新恆星的氣體和塵埃,溫度都相當低,約絕對溫度10K(相當於攝氏零下263度),許多氣體都在塵粒表面凝華成固態的冰,因而這些氣體因而互相鍵結,形成更複雜的分子。但一旦恆星形成,會釋放熱量,讓殘餘在新恆星周圍、尚在環繞新恆星公轉的氣體和塵埃的溫度升高到接近室溫,使塵粒表面的複合分子被蒸發,再度變回氣態,因而能在電波波段發出具有此分子特徵的輻射,ALMA就是偵測到這些輻射而確認它們的存在。

不過,新發現解決某些問題之後,往往會引起更多的新問題。譬如,現在已知在行星形成階段,就已經會產生與生命相關的有機分子;但是,在這些分子在匯入變成新行星的一部份之前,到底可以變得多複雜?如果可以得到答案,那麼或許就可藉此得知生命將會如何在地球以外的其他地方崛起。這部分的答案,或許未來也可經由ALMA觀測來解決。

資料來源:Building blocks of life found around young star. ESO [29 August 2012]

轉載自 網路天文館

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