韦伯揭示了恒星前冰化学的黑暗面

一个国际天文学家团队使用美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜宣布，在迄今为止测量到的冷分子云最黑暗区域发现了多种冰。这一结果使天文学家能够检查将被纳入未来系外行星的简单冰分子，同时为了解更复杂分子的起源打开一扇新窗口，这些分子是创造生命基石的第一步。

如果你想建造一个宜居星球，冰是一种重要的成分，因为它们是几种关键元素的主要来源——即碳、氢、氧、氮和硫(这里称为CHONS)。这些元素是行星大气和糖、酒精和简单氨基酸等分子的重要成分。

一个国际天文学家小组使用美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜获得了迄今为止在分子云中测量到的最深、最冷的冰的详细清单。除了像水这样的简单冰之外，该团队还能够识别各种分子的冷冻形式，从硫化羰、氨和甲烷，到最简单的复杂有机分子甲醇。(研究人员认为有机分子在具有六个或更多原子时是复杂的。)

这是迄今为止对在年轻恒星形成过程中被加热之前可用于制造未来几代恒星和行星的冰成分进行的最全面的普查。

莱顿天文台的天文学家梅丽莎麦克卢尔说：“我们的研究结果提供了对星际尘埃颗粒上冰形成的初始暗化学阶段的见解，这些冰将长成厘米大小的鹅卵石，从而形成行星盘。”Netherlands，他是观测计划的首席研究员，也是描述这一结果的论文的主要作者。

“这些观察为构成生命基石所需的简单和复杂分子的形成途径打开了一扇新窗口。”

除了已识别的分子外，该团队还发现了比甲醇更复杂的分子的证据，尽管他们没有明确地将这些信号归因于特定分子，但这首次证明了复杂分子是在分子云的冰冷深处形成的在恒星诞生之前。

莱顿天文台的天文学家WillRocha补充说：“我们对复杂有机分子的鉴定，如甲醇和潜在的乙醇，也表明在这个特定云中发展的许多恒星和行星系统将继承相当先进的化学状态的分子。”到这个发现。

“这可能意味着行星系统中生命起源前分子前体的存在是恒星形成的共同结果，而不是我们太阳系的独特特征。”

通过检测含硫的冰羰基硫化物，研究人员首次能够估算出嵌入冰态星前尘埃颗粒中的硫含量。虽然测得的数量大于之前观察到的数量，但它仍然小于根据其密度预计存在于该云中的总量。

对于其他CHONS元素也是如此。天文学家面临的一个关键挑战是了解这些元素隐藏在哪里：冰、烟灰状材料或岩石中。每种材料中的CHONS数量决定了这些元素中有多少最终进入系外行星大气层以及它们内部有多少。

“我们没有看到我们预期的所有CHONS，这一事实可能表明它们被锁定在我们无法测量的更多岩石或煤烟材料中，”麦克卢尔解释说。“这可以让类地行星的整体组成更加多样化。”

冰的化学特征是通过研究来自分子云之外的星光如何被云内的冰分子在韦伯可见的特定红外波长下吸收而完成的。

这个过程留下了被称为吸收线的化学指纹，可以将其与实验室数据进行比较，以确定分子云中存在哪些冰。在这项研究中，该团队瞄准了ChamaeleonI分子云中一个特别寒冷、致密且难以调查的区域埋藏的冰，该区域距离地球大约500光年，目前正在形成数十个年轻的星星。

“如果没有韦伯，我们根本无法观察到这些冰，”参与这项研究的马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所韦伯项目科学家克劳斯·庞托皮丹(KlausPontoppidan)详细阐述道。“冰在连续的背景星光下呈现出凹陷。在如此寒冷和致密的区域，来自背景恒星的大部分光线都被阻挡了，韦伯的敏锐灵敏度对于探测星光并因此识别星光中的冰是必不可少的。分子云。”

这项研究构成了冰河时代项目的一部分，该项目是韦伯的13个早期发布科学项目之一。这些观测旨在展示韦伯的观测能力，并让天文学界了解如何充分利用其仪器。冰河时代团队已经计划进行进一步的观察，并希望追踪冰从形成到冰彗星组合的过程。

“这只是我们将获得的一系列光谱快照中的第一个，以了解冰如何从最初的合成演化到原行星盘的彗星形成区域，”麦克卢尔总结道。“这将告诉我们哪种冰混合物——以及哪些元素——最终可以被输送到类地系外行星的表面，或者融入到巨大的气体或冰行星的大气中。”