发现糖分子 ALMA在年轻恒星旁侦测到生命基石

▲WISE卫星拍摄的蛇夫座Rho红外影像,IRAS 16293-2422就是影像左侧白框中间的红色星点

国际中心综合报导

丹麦波尔研究所(Niels Bohr Institute)天文学家Jes Jørgensen等人,利用位在智利的阿卡塔玛大型毫米/次毫米电波阵列(ALMA),在一颗类太阳的年轻恒星周围气体中发现糖分子。这是首度在这类恒星周围发现糖分子的踪迹,显示在年轻恒星周围行星盘尚处在行星正在形成阶段时,就已经存有这些与生命相关的基础化合物

天文学家发现糖分子的地点编号为IRAS 16293-2422的一对双星,双星里的两颗子星质量都与太阳差不多,两星相距约相当于太阳到天王星距离,大约19AU,即日地平均距离的19倍,约28亿5000万公里。

IRAS 16293-2422距离地球约400光年,以天文尺度而言算是相当接近地球,因此天文学家得以详细研究这些年轻恒星周围的分子与化学性质。他们所发现的这种糖分子是型态很简单的乙醇醛(C2H4O2,或称为羟乙醛),是形成RNA很重要的组成之一;而RNA与DNA一样,都是生命基石之一。IRAS 16293-2422位在蛇夫座Rho星云(Rho Ophiuchi)这个著名的的恒星形成区附近。除了乙醇醛之外,IRAS 16293-2422已知还含有许多其他复杂的有机分子,包括:乙二醇甲酸甲酯和乙醇(酒精)等。

生命基石,乙醇醛是形成RNA很重要的组成之一

本文中所称之「糖」,仅为一小部分碳水化合物的统称,由名称可知,这类碳水化合物含有碳、氢和氧;典型的这类分子,氢原子氧原子比例为2:1,一如水分子一般。这类分子应用在食物饮料中最常见的就是蔗糖,其次就是本文中所提到的乙醇醛;蔗糖分子比乙醇醛分子还大。

到目前为止,仅曾在太空两处发现过乙醇醛,第一个是朝向银河中心的人马座B2星云,为2000年时利用美国基特峰天文台12米望远镜和2004年时利用美国绿湾望远镜发现的,另一个就是2008年利用位在法国的IRAM干涉仪高质量高温分子云核G31.41+0.31中发现的。本文中所提,则是首度在年轻恒星旁正在形成行星的地方发现乙醇醛。

ALMA是目前全球灵敏度最高的电波望远镜,而它现在甚至还没有全部竣工,就已可达到这种精密程度,让天文学家们喜出望外。让Jørgensen等人最感讶异与惊喜的是他们从ALMA观测资料发现这些糖分子正落向其中一颗子星,而且在发现这些糖分子之处不仅是行星正在形成之地,而且它们所落下的是「正确的」方向

糖分子正落向其中一颗子星,方向正确

向内聚集塌缩以形成新恒星的气体和尘埃温度都相当低,约绝对温度10K(相当于摄氏零下263度),许多气体都在尘粒表面凝华固态的冰,因而这些气体因而互相键结,形成更复杂的分子。但一旦恒星形成,会释放热量,让残余在新恒星周围、尚在环绕新恒星公转的气体和尘埃的温度升高到接近室温,使尘粒表面的复合分子被蒸发,再度变回气态,因而能在电波波段发出具有此分子特征的辐射,ALMA就是侦测到这些辐射而确认它们的存在。

不过,新发现解决某些问题之后,往往会引起更多的新问题。譬如,现在已知在行星形成阶段,就已经会产生与生命相关的有机分子;但是,在这些分子在汇入变成新行星的一部份之前,到底可以变得多复杂?如果可以得到答案,那么或许就可借此得知生命将会如何在地球以外的其他地方崛起。这部分的答案,或许未来也可经由ALMA观测来解决。(图、文/引用自台北天文馆网路天文馆网站)