有機分子在超新星的煉獄中倖存:爆炸殘骸中發現「熱核」

作者: Uliana S

藝術家對熱核的想像——包裹新生恆星的分子氣體溫暖繭——在超新星殘骸中被發現。

大約在 1600 年前,天蠍座出現了一次超新星爆發,這一事件被記錄在古代中國的編年史中。強大的爆炸將周圍的氣體驅散,產生了衝擊波、宇宙射線和強烈的輻射。在這樣的混亂中,人們似乎難以期望新恆星的平靜誕生和複雜有機化學的保存。然而,ALMA(阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列)望遠鏡的觀測顯示了相反的情況:在超新星殘骸 RX J1713.7−3946 中,天文學家發現了年輕恆星受保護的「搖籃」,其中富含複雜的有機分子。

由新潟大學的 Такаси Симониси 教授領導的國際團隊利用 ALMA 高達約 0.5 角秒的角分辨率,深入研究了這個極端區域。結果超出了預期:發現了兩個「熱核」——圍繞原恆星的緻密、溫暖的氣體團塊。它們含有多種分子,包括複雜的有機化合物和水。從化學成分上看,這些物體與恆星形成平靜區域中的普通熱核相似,那裡的有機物沒有遭受超新星的破壞性影響。

這是首次有此類發現。先前人們認為,強大的衝擊波、宇宙射線和 X 射線應該已經摧毀了有機分子,或者徹底改變了環境的化學性質。然而,這些分子卻得以倖存。可能的原因是,分子破壞所需的時間不足,或者強烈的衝擊波產生的磁場起到了保護作用,屏蔽了宇宙射線。

這有什麼重要意義?熱核是恆星和行星系統形成的地方。在低溫下,塵埃顆粒上的有機物會形成冰質外殼,然後隨著溫度的升高,這些有機物會進入氣態。這些分子可能成為我們太陽系中,生命出現前化學反應的起源。對放射性同位素的分析表明,太陽系也是在靠近超新星影響的區域形成的。這一新發現增加了這樣一種假設,即極端條件不一定會使未來行星的形成物質喪失活性。

ALMA 的觀測讓我們對恆星的生死週期有了新的認識。超新星不僅散佈了重元素,而且似乎能夠促進,或者至少不阻礙新恆星的形成,同時保存了化學複雜性。該團隊計劃利用無線電和紅外望遠鏡進行進一步研究,以了解這種情況是普遍存在的,還是僅限於這個殘骸。

這項發現提醒我們,宇宙化學是多麼堅韌。即使在恆星爆炸的廢墟中,大自然也能找到方法來保存未來世界的構建模塊。這激勵我們繼續尋找答案,以了解我們的銀河系究竟是如何產生和保存能夠形成行星,甚至可能產生生命的物質的。

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