韋伯望遠鏡解開宇宙結晶矽酸鹽之謎,原恆星高溫塵埃盤為鍛造地

作者 | 發布日期 2026 年 01 月 22 日 18:12 | 分類 天文 , 自然科學 line share Linkedin share follow us in feedly line share
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韋伯望遠鏡解開宇宙結晶矽酸鹽之謎,原恆星高溫塵埃盤為鍛造地

矽酸鹽需強烈熱量才能結晶,但來自太陽系寒冷邊緣的彗星通常含結晶矽酸鹽,暗示這些成分起源於早期太陽系高溫塵埃,迄今還在尋找證據。現在韋伯太空望遠鏡首次清楚表明,類太陽恆星的熾熱氣體塵埃盤就是結晶矽酸鹽形成地。

地球、其他類地行星地殼多數都由矽酸鹽組成,但在星際空間,「結晶」的矽酸鹽顆粒極為罕見,因為矽酸鹽結晶過程需極高溫條件(>900 K),科學家認為這些結晶矽酸鹽由非晶態矽酸鹽顆粒退火形成,或由太陽星雲(SN)靠近太陽的氣態物質直接冷凝形成。

1994 年一篇研究分析光譜數據發現,哈雷彗星、Bradfield 1987 XXIX、Levy 1990 XX 存在結晶橄欖石(鎂鐵矽酸鹽)特徵,且彗星矽酸鹽礦物組成與星際介質不同,可能說明太陽星雲的高溫、低溫區域曾發生混合。

過去 20 年,天文學家進一步發現海爾-博普彗星(C/1995 O1)、霍姆斯彗星(17P/Holmes)等彗星光譜也存在矽酸鹽特徵,暗示這些成分可能起源於早期太陽星雲高溫塵埃,經徑向傳輸被帶到寒冷偏遠的彗星形成區域,即太陽系邊緣古柏帶、歐特雲;除了太陽系彗星,天文學家也在其他稍老的恆星周圍發現結晶矽酸鹽,但不確定它們為何出現在那,過去有關類太陽原恆星結晶再分布的直接證據也不多。

直到天文學家利用韋伯太空望遠鏡調查週期性爆發的原恆星 EC 53中紅外光譜,偵測到爆發階段出現結晶矽酸鹽(鎂橄欖石、頑火輝石)發射特徵,徹底釐清這些謎團。

▲ 原恆星 EC 53 結晶矽酸鹽的分布與流動。(Source:NASA

原恆星 EC 53 已被天文學家研究長達數十年,我們知道它每隔 18 個月會進入為期 100 天的轟炸爆發階段,吞噬附近氣體塵埃,而韋伯太空望遠鏡 MIRI 儀器首次帶來確鑿證據表明 EC 53 原恆星活躍、熾熱的塵埃盤是結晶矽酸鹽鍛造地,於吸積爆發期間透過退火過程活躍形成結晶矽酸鹽。

韋伯望遠鏡還清楚揭示 EC 53 原恆星兩極存在狹窄、高速熱氣體噴流,物質盤面最內最熱區域還有較慢速流出物,表明強風將結晶矽酸鹽吹向外緣,如果以太陽系比喻,這些結晶晶體約在太陽-地球之間地帶形成。

EC 53 可能還得被濃厚塵埃包裹長達 10 萬年,隨著星雲內微小塵粒卵石碰撞無數次慢慢聚合成較大岩石體,最終將形成類地行星與巨行星、掃除遮蔽視線的塵埃物質,一顆類似太陽的恆星將出現在清理乾淨的行星系中心,而晶體矽酸鹽散佈於整個系統。

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:NASA

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