恆星的爆發促使生命演化

恆星的爆發促使生命演化


廣為接受的理論中提到,太陽系大約在四十六億年前由大量塵埃和氣體所組成。這個過程開始於原太陽星雲中心的重力塌縮,形成了我們的太陽,剩下的塵埃和氣體形成了一個原行星盤,不斷累積形成行星,最終形成了太陽系,然而,科學家們仍不確定有機分子首次出現在太陽系的時間。

幸運的是,藉由阿塔卡馬大型毫米及次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,簡稱 ALMA),研究小組利用觀測資料識別V883 Ori周圍複雜有機分子(Complex Organic Molecules,簡稱COMs)的存在,這可能會在未來的某一天讓該系統中出現生命。V883 Ori是一顆年輕恆星,距離地球約一千三百光年,周圍環繞著一個原行星盤,這項觀測之所以成為可能,是因為恆星的亮度突然增加,這是由於從恆星的物質爆發(原稱為獵戶FU型變星爆發)造成的,這次爆發加熱了原行星盤,導致冰粒子融化,並將恆星的「冰霜線」的邊界向外推。

「冰霜線」是指恆星內外圍的分界線,分界線外的溫度低到足以使揮發性元素(水、二氧化碳、甲烷、氨等)凝華或凝結成固態,一般在正常的年輕恆星周圍,「冰霜線」的半徑約為幾個天文單位,但在爆發恆星周圍可以擴大近十倍。當V883 Ori經歷爆發後,它使原行星盤中的固態粒子瞬間昇華並觸發COMs的釋放,這些化合物包括甲醇(CH3OH)、丙酮(CH3COCH3)、乙醛(CH3CHO)、甲酸甲酯(CH3OCHO)和乙腈(CH3CN)—這些分子與其他化合物一樣,可能與行星系統中生命的形成有關。

韓國慶熙大學天文學家李貞恩(Jeong-Eun Lee,音譯)提到「用現有的望遠鏡很難拍攝到這種大小的圓盤,然而,在一個爆發後的恆星周圍,圓盤內的冰融化,更容易看到分子的分佈,我們感興趣的是作為生命基石的複雜有機分子分佈情形。」恆星的爆發加上ALMA的靈敏成像能力,也使得研究團隊能夠獲得觀測到的COMs的空間分佈。根據他們的分析,研究小組得出結論,他們檢測到的分子具有環狀結構,其周圍半徑約為六十個天文單位。特別有趣的是V883 Ori圓盤的化學成分與現代太陽系的彗星相似,由於科學界公認,彗星在太陽系早期,對於水和有機分子的傳播發揮了作用,因此視為重要研究焦點。

爆發的機會是相當罕見的,因為它們只持續了大約一百年。然而,已知年齡跨度很大的恆星都經歷過爆發,因此天文學家希望在未來能夠目睹更多這樣的事件,確定更多原行星盤的化學成分,這項研究不僅提高了我們對有機分子從太陽系誕生到今日是如何進化的理解,還將揭示許多關於生命起源的故事。

【圖:日本國立天文台;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】研究全文刊登在已經出版的《自然-天文學》期刊

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