ALMA在附近的银河中发现令人惊讶的复杂有机分子

时间：2021-07-28 11:52:02 来源：

使用ALMA的天文学家在大麦哲伦星云中发现了甲醇，二甲醚和甲酸甲酯的化学“指纹”。后两个分子是有史以来在银河系以外最终发现的最大有机分子。左侧的远红外图像显示整个星系。放大图像显示了ALMA观测到的恒星形成区域。它是来自Spitzer的中红外数据和来自Blanco 4米望远镜的可见（H-alpha）数据的组合。

附近的矮星系被称为大麦哲伦星云（LMC），是化学上原始的地方。

与银河系不同，这种半螺旋状收集的数十亿颗恒星缺乏我们银河系中丰富的重元素，例如碳，氧和氮。由于缺乏如此重的元素，天文学家预测LMC应该包含相对较少的复杂的基于碳的分子。LMC的先前观察似乎支持该观点。

但是，利用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）的新观测发现了复杂有机分子甲醇，二甲醚和甲酸甲酯的令人惊讶的清晰化学“指纹”。尽管先前的发现在LMC中发现了甲醇的痕迹，但后两个是前所未有的发现，是有史以来在我们银河系之外最终发现的最复杂的分子。

天文学家发现了该分子微弱的毫米波“辉光”，其起源于LMC的两个密集的恒星形成胚胎，即所谓的“热核”区域。这些观察结果可以提供对宇宙历史早期类似复杂有机分子形成的见解。

“即使最大的麦哲伦星云是我们最接近的银河同伴之一，我们仍希望它与来自早期宇宙的遥远的年轻星系具有不可思议的化学相似性，”位于绿带的NASA戈达德太空飞行中心的天文学家玛塔·塞维沃（MartaSewiło）说，马里兰州，《天体物理学杂志快报》上发表的论文的主要作者。

天文学家将这种缺乏重元素的现象称为“低金属度”。几代恒星的诞生和恒星的死亡，才能轻松地播种出重元素的星系，然后被下一代的恒星吸收，并成为新行星的构建基块。

塞维沃说：“年轻的原始星系根本没有足够的时间进行如此化学富集。”“像LMC这样的矮星系可能由于质量相对较低而保留了相同的年轻组成，从而严重阻碍了恒星形成的速度。”

弗吉尼亚夏洛茨维尔国家射电天文台的天文学家雷米·英德贝图（Remy Indebetouw）指出：“由于低金属性，LMC为了解这些早期青春期星系提供了一个窗口。”“对该星系的恒星形成研究为了解早期宇宙中的恒星形成提供了垫脚石。”

天文学家将研究重点放在了LMC的N113星形成区，这是银河系中质量最大，气体最丰富的区域之一。NASA的Spitzer太空望远镜和ESA的Herschel太空天文台对该区域的早期观测显示，令人惊讶的是年轻的恒星物体-原恒星刚刚开始加热其恒星苗圃，使它们在红外光下明亮地发光。这种恒星形成的至少一部分是由于类似多米诺骨牌效应的缘故，在这种效应中，大质量恒星的形成触发了同一大致邻近区域中其他恒星的形成。

Sewiło和她的同事使用ALMA研究了该地区的几个年轻恒星物体，以更好地了解它们的化学和动力学。ALMA的数据出人意料地揭示了二甲醚和甲酸甲酯的惊人光谱特征，这是迄今为止从未在地球上发现的分子。

复杂的有机分子（包括碳在内的六个或六个以上原子）是一些分子的基本构造单元，这些分子对于地球乃至宇宙其他地方的生命都是必不可少的。尽管与其他有机分子相比，甲醇是一种相对简单的化合物，但它对于形成更复杂的有机分子（如ALMA最近观察到的分子）至关重要。

如果这些复杂分子能够在原恒星周围轻易形成，它们很可能会持久并成为年轻恒星系统原行星盘的一部分。此类分子很可能是由彗星和陨石传递到原始地球的，从而帮助迅速启动了地球生命的发展。

天文学家推测，由于复杂的有机分子可以在像LMC这样的化学原始环境中形成，因此生命的化学框架很可能是在宇宙历史中相对较早出现的。

出版物：MartaSewiło等人，“大麦哲伦星云中热核和复杂有机分子的检测”，《天体物理学杂志快报》，2018年； doi：10.3847 / 2041-8213 / aaa079

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