分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

天文學家在遙遠恆星系統中發現複雜有機分子

2015/05/02 | | 標籤:

美國哈佛史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)天文學家Karin Öberg等人利用位在智利高原上的阿塔卡瑪毫米/次毫米電波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)首度在一個年輕恆星周圍的原行星盤(protoplanetary disc)中,發現與生命築基有關的複雜有機分子,顯見宇宙中能孕育出類似地球與所在的太陽系的環境並不是獨一無二的。

Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the you

這個年輕的恆星編號為MWC 480,年齡僅約100萬歲,與我們太陽步入中年的50億歲相較之下,簡直就像剛誕生的小娃娃一樣。這顆恆星位在金牛座恆星形成區(Taurus star-forming region),距離地球約455光年,質量大約為太陽的2倍。它周圍的塵埃盤是新近才從又冷又暗的塵埃氣體雲凝聚而成,從ALMA觀測資料中還看不出有行星正在形成的訊息,不過應該與以前曾研究過的金牛座HL星處在類似的年齡階段,且有著類似的結構。(註:MWC是「威爾遜山B型與A型星表(Mount Wilson Catalog of B and A stars)」的縮寫,這些恆星的光譜有非常明亮的氫譜線。)

ALMA觀測發現MWC 480周圍的原行星盤中含有大量的氰甲烷(或稱乙氰或乙腈,methyl cyanide,CH3CN),數量多到足以將地球的海洋填平。氰甲烷是種複雜的碳基分子,和它的表親氰化氫(hydrogen cyanide,HCN)都曾在恆星新形成的原行星盤外圍寒冷區域中被發現過,天文學家們相信這個地方應該相當於太陽系的古柏帶(Kuiper Belt)所在之處,而太陽系的古柏帶是眾多冰質微行星(planetesimal)和彗星的家鄉。

彗星內部含有太陽系早期行星形成階段的原初物質。一般認為年輕地球上的水和有機分子是來自太陽系外圍的彗星和小行星帶來的,所以地球最初的生命必定有這些天體的參與。而藉由研究彗星和小行星,天文學家已知太陽系由中誕生的太陽星雲充滿了水和複雜有機分子。而MWC 480原行星盤中偵測到大量氰甲烷,顯示宇宙中也有其他地方類似太陽系誕生的化學環境;再進一步的暗示,就是:宇宙中除了地球或太陽系外,必定還有其他能形成生命發展條件的恆星星統,換言之,地球在宇宙中一點也不特別!

天文學家已經知道那些低溫黑暗的星際雲中有時是非常有效的複雜有機分子製造廠,包括氰化物家族。氰化物,尤其是氰烷是非常重要的有機分子,因為它們含有碳-氮鍵結,是形成氨基酸的必備原料,而氨基酸又是建構蛋白質的基礎,而蛋白質正是生命建構的基石。

在此之前,天文學家還是沒搞清楚同樣的複雜有機分子一般形成後,是否能在新形成的太陽系的嚴酷環境下生存下來?因為,畢竟這些新恆星會發出能輕易摧毀化學鍵結的強烈輻射和震波。在ALMA的幫助下,天文學家終於有機會搞清楚了!這些複雜有機分子不僅能逃過新生恆星輻射和震波的摧殘,甚至還能繁衍得愈來愈茂盛。

重點是:ALMA偵測到的這些複雜有機分子的含量比在星際雲發現的還豐富許多,這讓天文學家們瞭解到原行星盤是合成複雜有機分子非常有效率的地方,在很短的時間內就可以形成大量複雜有機分子,使得形成的量超過被破壞的量,這才能在這些原行星盤中偵測到如此大量的複雜有機分子。此外,ALMA的觀測也發現這些複雜有機分子大多數聚集在離中央星約45~150億公里之處(相當於海王星軌道至朝銀心方向的太陽系邊界),這個距離雖然以太陽系的標準而言相當遠,但以質量約為太陽2倍的MWC 480而言,卻正好是它的彗星形成區。

由於這些行星系統還在持續演化,天文學家推測未來這些有機分子可能可以安穩的鎖在彗星和其他冰質天體中,並運送到能培植生命的環境中。

資料來源:

本文轉載自網路天文館

想要耳聽分享,嘴吃熱炒、手領好書、同時認識一大群愛科學的朋友嗎?

「生猛科學」的特色是:

  1. 只在台灣南部舉辦(精準一點的定義是雲林以南,一直到屏東)。
  2. 只找當地最生猛的科學人擔任講者。
  3. 只談在地的科學,或是在地人最關注的科學。
  4. 只在最生猛的生猛熱炒舉辦。

我們希望透過「生猛科學」系列活動,更認識在地科學社群,並且讓在地的科學除了讓更多在地人知道以外,也透過PanSci的網絡傳得更遠。好久沒辦了想要見見最生猛的你,限量 25 個名額!報名還可獲得科普好書一本,原價800元,現在只要600元!

[報名 10/1 (日)生猛科學@高雄]

關於作者

臺北天文館

臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!