詹姆斯·韦伯太空望远镜在行星形成盘中发现有趣的碳分子

詹姆斯·韦伯太空望远镜仪器NIRCam(左)、MIRI(右上)和两者结合(右下)拍摄的斯韦猎户座星云中行星形成盘的三视图。(图片鸣谢:欧空局/韦伯、伯太美国航天局、空望加空局、远镜有趣m .扎马尼(欧空局/韦伯)、行星形成PDRs4All ERS团队)
（神秘的盘中地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：最近的一项研究报告称，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)在一颗年轻恒星周围形成行星的发现分气体和尘埃盘中发现了一个被认为是星际化学基石的碳分子。
JWST在一个名为d203-506的詹姆原行星盘系统中检测到了碳化合物甲基阳离子(CH3+)，该系统位于猎户座星云中，斯韦距离地球约1350光年。伯太该系统中心的空望恒星是一颗红矮星，质量只有我们太阳的远镜有趣10%,整个系统正在受到来自附近年轻的大质量热恒星的强烈紫外线辐射的轰击。
科学家们认为，行星形成大多数原行星盘在特定时期会受到强烈的盘中紫外线辐射，因为恒星往往会形成群体，其中包括大质量的紫外线产生恒星。这包括我们自己的宇宙邻居；来自陨石的证据表明，我们年轻的太阳系在大约45亿年前形成时，受到了这种辐射的猛烈轰击。
如此强烈的辐射轰击会摧毁构成生命基础的复杂有机分子。但是我们知道情况并不总是这样；毕竟地球上有生命存在。在一个最终可能孕育生命的行星正在形成的区域发现甲基阳离子，可能有助于解开这个宇宙之谜，并帮助科学家更好地了解宇宙中生命是如何以及在哪里开始的。
尽管是一种相对简单的分子，但自20世纪70年代以来，甲基阳离子一直处于宇宙碳化学理论的中心，因为它像其他含碳离子(带电荷的分子)一样，容易与许多其他分子反应。这意味着它可以启动更复杂的碳分子的生长，即使在低温下。
像这样的碳化学是天体生物学家特别感兴趣的，因为我们所知道的生命是碳基的。然而，直到JWST到来很久，天文学家才能够在相对遥远的行星形成盘中检测到这种碳分子。
这是因为用射电望远镜观察原行星盘需要分子具有所谓的“永久偶极矩”，这意味着它们有一个正“端”和一个负“端”。甲基阳离子缺少永久偶极矩。而地基光学望远镜经历了太多的大气干扰，无法从它吸收和发射的光线中发现它，这个过程被称为光谱学。这意味着发现甲基阳离子需要非常敏感的太空望远镜，如2022年夏天开始运行的JWST。
研究小组成员Marie-Aline Martin是Paris-Saclay大学的一名研究员，他在一份声明中说:“CH3+的发现不仅证实了JWST令人难以置信的灵敏度，还证实了CH3+在星际化学中的重要作用。”。
关于有机分子如何在紫外线辐射下幸存下来的难题，马丁和他的同事们认为他们可能有一个解决方案。该小组认为，甲基阳离子实际上可能直接出现在这些位置，这是紫外线辐射为分子形成提供所需能量的结果。
还有其他迹象显示，紫外线辐射的轰击也会对原行星盘产生深远的影响。例如，JWST的观察表明，没有受到严重辐射的圆盘比那些受到严重辐射的圆盘含有更多的水，例如d203-506，研究小组在其中没有检测到水。
“这清楚地表明，紫外线辐射可以完全改变原行星盘的化学成分，”该研究的主要作者、图卢兹大学科学家奥利维尔·伯恩(Olivier Berné)在同一份声明中说。“通过帮助产生甲基阳离子，它实际上可能在生命起源的早期化学阶段发挥了关键作用——这一点可能以前被低估了。”
这项研究发表在四月份的天体物理学杂志《快报》上。