ALMA发现附近银河系中的复杂有机分子

2018-05-14

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”。后两个分子是在银河系外最终有效检测到的最大有机分子。左边的远红外图像显示了完整的星系。放大图像显示ALMA观察到的星形成区域。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。信用:NRAO / AUI / NSF; ALMA(ESO / NAOJ / NRAO);赫歇尔/ ESA; NASA / JPL-加州理工学院;国家光学天文台

被称为大麦哲伦星云(LMC)的附近矮星系是一个化学原始的地方。

与银河系不同,这颗数十亿颗恒星的半螺旋星系缺乏我们星系丰富的重元素,如碳,氧和氮。由于这种重元素的缺乏,天文学家预测LMC应该含有相对微量的复杂的碳基分子。 LMC先前的观察似乎支持这一观点。

然而,使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的新观察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”。尽管之前的观察发现LMC中含有甲醇,但后两种观察结果是前所未有的,并且是迄今为止在我们星系外发现的最复杂的分子。

天文学家发现了LMC中两个密集的形成星形的胚胎发出的微弱的毫米波“辉光”,这些区域被称为“热核”。这些观察可以提供有关类似复杂有机分子形成过程的早期见解宇宙。

“尽管大麦哲伦星云是我们最近的银河系同伴之一,但我们预计它应该与遥远的早期宇宙年轻星系有着不可思议的化学相似性,”美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的天文学家MartaSewiło说。马里兰州和主要作者出现在Astrophysical Journal Letters上。

天文学家把这种重元素的缺乏称为“低金属性”。它需要几代恒星的诞生和恒星的死亡,才能将具有重元素的星系自由地种下,然后在下一代恒星中形成星系,并成为新的行星。

“年轻的原始星系根本没有足够的时间变得如此化学丰富,”Sewiło说。 “像LMC这样的矮星系可能保留了同样年轻的化妆,因为它们的质量相对较低,这严重影响了恒星形成的速度。”

弗吉尼亚州夏洛茨维尔国家射电天文观测站的天文学家雷米·恩德博尤(Remy Indebetouw)和该研究的合着者指出:“由于金属性低,LMC为这些早期的青少年星系提供了一扇窗户。 “这个星系的恒星形成研究为了解早期宇宙中恒星形成提供了一块踏脚石。”

天文学家将他们的研究集中在LMC的N113星形成区,这是该星系最大和富含气体的地区之一。早先对美国宇航局斯必泽太空望远镜和欧空局赫歇尔空间天文台进行的这一领域的观察揭示了年轻恒星物体的惊人集中 - 原星星刚刚开始加热他们的恒星托儿所,使它们在红外光下发出明亮的光。至少有一部分恒星形成是由于类似多米诺骨牌的效应造成的,大质量恒星的形成触发了同一附近其他恒星的形成。

Sewiło和她的同事们使用ALMA来研究这个地区的几个年轻的恒星物体,以更好地了解它们的化学和动力学。 ALMA的数据令人惊讶地揭示了二甲醚和甲酸甲酯的分子光谱特征,这些分子在地球上从未被检测到过。

复杂的有机分子,含有六个或六个以上碳原子的有机分子,是分子的基本组成部分,对地球上的生命至关重要 - 大概是宇宙中的其他地方。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至关重要,如ALMA最近观察到的那些,等等。

如果这些复杂的分子能够容易地在原恒星周围形成,那么它们很可能会忍受并成为年轻恒星系统原行星盘的一部分。这些分子很可能通过彗星和陨石传递到原始地球,帮助推动我们星球上的生命发展。

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可能在宇宙历史中相对较早出现。

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

Source:Charles Blue,National Radio Astronomy Observatory