恆星的爆發促使生命演化?

作者 | 發布日期 2019 年 02 月 16 日 0:00 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

廣為人們接受的理論提到,太陽系約在 46 億年前由大量塵埃和氣體組成。這個過程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,科學家仍不確定有機分子首次出現在太陽系的時間。



幸運的是,一項新研究可能有助於回答這個問題,最近發表在《自然天文學》期刊。藉由阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),研究小組利用觀測資料辨識 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出現生命。V883 Ori 是一顆年輕恆星,距離地球約 1,300 光年,周圍環繞著原行星盤,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」邊界向外推。

▲ 冰霜線於恆星爆發前後的示意圖。(Source:National Astronomical Observatory of Japan)

「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(AU),但在爆發恆星周圍可以擴大近 10 倍。當 V883 Ori 經歷爆發後,使原行星盤的固態粒子瞬間昇華並觸發 COMs 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,可能與行星系統生命的形成有關。

論文第一作者、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到這種大小的圓盤,然而,在一顆爆發後的恆星周圍,圓盤內的冰融化,更容易看到分子分布,我們感興趣的是生命基石的複雜有機分子分布情形。」恆星爆發加上 ALMA 的靈敏成像能力,使研究團隊觀測到 COMs 的空間分布。根據他們的分析,研究小組得出結論,檢測到的分子有環狀結構,周圍半徑約為 60 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。

爆發的機會相當罕見,因為只持續約 100 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目睹更多這類事件,確定更多原行星盤的化學成分。這項研究不僅提高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。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為藝術家繪製 V883 Ori 周圍原行星盤之想像圖;來源:National Astronomical Observatory of Japan

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