發現圍繞在新生恆星外圈有第二個「重分子環」

發現圍繞在新生恆星外圈有第二個「重分子環」

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日常生活中有許多東西,都需要溫度剛剛好才可以。比方說,奶油,如果太冷的話就會結成很硬的一塊,沒有辦法拿來抹在麵包上。但是太熱的時候,奶油融化成液體,一樣也不太好用。

太空中有些分子形成的道理也是一樣,譬如DCO+。DCO+這種分子由三個原子組成,也就是碳原子、氘原子和氧原子。(在DCO+後面有個正號,這代表分子因失去一個電子,而帶一個正電荷。)

天文學家知道,這種DCO+分子形成的地方就在環繞著新生恆星的那些氣體塵埃盤上,首先是一氧化碳氣體和氫原子結合就形成了HCO+分子,要是塵埃盤的溫度不是太熱,接下來氫原子就會被比較重的氘原子取代,形成DCO+。

至於塵埃盤的位置若是比較靠近恆星,因為溫度太高,這種原子替換的過程不能發生,DCO+分子也就不會形成。相對地,要是和恆星距離遠,溫度又太低,這種分子一樣還是會沒辦法形成,原因是,低溫會讓必要的一氧化碳氣體開始結凍成冰。

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事實上,ALMA觀測了新生恆星豺狼座IM星,的確發現DCO +分子是存在一個圍繞新生恆星的環裡面——這個相當狹窄的區域就是所謂溫度剛剛好的地方。這部分沒什麼太奇怪的。但最令人驚訝的是,ALMA竟發現還有第二個由DCO +分子組成的環,在距離恆星比較遠的地區。

怎麼會這樣呢?很明顯地,在距離比較遠的地方,盤變得不僅比較薄,結構也比較脆弱,結果也就讓星光更容易可以深入穿透到盤裡面的地方。在星光作用下,溫度提高,一氧化碳冰受熱,再度成為氣體。一旦取得了一氧化碳氣體的新供應,HCO+和DCO+這兩種分子就又再度可開始形成了。

乍看下這好像不是什麼很了不起的結論。但是,對天文學家來說這很重要。因為這解釋了為什麼重分子會在不該有重分子的地方形成。有一天這可能也可以解釋我們太陽系裡的分子一開始是如何形成、如何分布的,因為太陽系早期形成的盤,其實和環繞在新生恆星豺狼座IM星的這個盤,很類似。

發現了什麼?

豺狼座IM星是一個新生的恆星,位置在南天的豺狼座,距離我們620光年。在這個很年輕,約只有一百萬年歷史的恆星周圍,仍然環繞著厚厚的氣體塵埃盤,未來可能形成行星。豺狼座IM星這個恆星質量和我們太陽差不多,但表面溫度低很多,大約只有3600度。不過因為恆星幾乎有太陽三倍大,輻射量也略大:其輸出能量比太陽亮度高90%。

誰的發現?

觀測豺狼座IM星這次帶來新發現的這支天文學家團隊,由哈佛史密松天文物理中心的Karin Öberg主持,成員除了她本身任職機構的同事以外,團隊還包括來自日本筑波大學、來自荷蘭Leiden天文臺的科學家。這次成果在2015年9月4日刊登在天文物理期刊ApJ上。