科學家利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡，在一顆低質量恆星周圍的原行星盤中發現了種類豐富的碳分子，這表明行星形成環境的類型很獨特，可能導致產生貧碳行星。

這是一顆年輕恆星被氣體和塵埃盤包圍的藝術印象圖。一個國際天文學家小組利用美國太空總署的詹姆斯韋伯太空望遠鏡研究了一顆被稱為ISO-ChaI 147 的年輕、質量極低的恆星周圍的星盤。研究結果揭示了迄今為止在原行星盤中看到的最豐富的碳氫化合物化學成分。資料來源：NASA/JPL-Caltech

一個國際天文學家小組利用美國太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）研究了一顆年輕的低質量恆星周圍的氣體和塵埃盤。研究結果揭示了迄今為止在這樣一個盤中觀測到的最大量的含碳分子。這些發現對這顆恆星周圍可能形成的任何行星的潛在成分都有影響。

對行星形成的影響

岩質行星比氣態巨行星更有可能在低質量恆星周圍形成，因此它們是銀河系中最常見恆星周圍最常見的行星。人們對這類行星的化學性質所知甚少，它們可能與地球相似，也可能與地球大相逕庭。天文學家希望透過研究形成這類行星的星盤，更了解行星的形成過程和由此產生的行星的成分。

低質量恆星周圍的行星形成盤很難研究，因為它們比高質恆星周圍的盤更小更暗。一項名為”MIRI（中紅外線儀器）中紅外線盤巡天”（MINDS）的計劃旨在利用韋伯望遠鏡的獨特功能，在盤的化學物質清單和系外行星的特性之間架起一座橋樑。

第一作者、荷蘭格羅寧根大學的Aditya Arabhavi 解釋說：”與以前的紅外線空間望遠鏡相比，韋伯望遠鏡具有更好的靈敏度和光譜分辨率。這些觀測在地球上是不可能實現的，因為來自圓盤的輻射被我們的大氣層阻擋了。

美國國家航空暨太空總署（NASA）詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的中紅外線成像儀（MIRI）所揭示的ISO-ChaI 147恆星的光譜顯示了迄今為止在原行星盤中所看到的最豐富的碳氫化合物化學成分，其中包括13種含碳分子。其中包括首次在太陽系外探測到的乙烷（C2H6）。研究團隊也首次在原行星盤中成功探測到乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基自由基CH3。資料來源：NASA、ESA、CSA、R. Crawford（STScI）

系外行星化學的突破性發現

在一項新的研究中，該研究小組探索了一顆被稱為ISO-ChaI 147 的超低質量恆星周圍的區域，這是一顆具有100 萬到200 萬年曆史的恆星，其重量僅為太陽的0.11 倍。韋伯的近紅外線成像儀揭示的光譜顯示了迄今為止在原行星盤中看到的最豐富的碳氫化合物化學成分–共有13種不同的含碳分子。研究小組的發現包括首次在太陽系外探測到乙烷（C2H6），以及乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基自由基CH3。

Arabhavi補充說：「這些分子已經在太陽系中被探測到，例如在67P/Churyumov-Gerasimenko和C/2014 Q2（Lovejoy）等彗星中。韋伯望遠鏡讓我們了解到，這些碳氫化合物分子不僅種類繁多，而且數量龐大。

研究小組指出，這些結果對內盤的化學性質以及可能在那裡形成的行星有重大影響。由於韋伯望遠鏡揭示的內盤氣體富含碳元素，因此行星可能形成的固體物質中的碳元素所剩無幾。因此，可能在那裡形成的行星最終可能是貧碳的。 (地球本身就被認為是貧碳的）。

同樣來自格羅寧根大學的團隊成員英格-坎普（Inga Kamp）補充說：”這與我們在太陽型恆星周圍的星盤中看到的成分大相徑庭，在太陽型恆星周圍的星盤中，水和二氧化碳等含氧分子占主導地位。 “

團隊成員、法國國家科學研究中心的Agnés Perrin 補充說：”我們能在600 多光年外的天體中探測到我們在地球上熟知的分子（如苯）的數量並對其進行量化，這真是不可思議。

未來研究方向

下一步，科學團隊打算將他們的研究擴展到更大樣本的極低質量恆星周圍的此類星盤，以加深他們對此類富碳陸地行星形成區域的常見性或奇特性的理解。研究小組成員、MINDS 計劃首席研究員、德國馬克斯-普朗克天文研究所的托馬斯-亨寧解釋說：「擴大研究範圍還能讓我們更好地了解這些分子是如何形成的。韋伯數據中的一些特徵也仍未確定，因此需要更多的光譜分析來全面解釋我們的觀測結果”。

這項工作也凸顯了科學家跨領域合作的重要必要性。研究小組指出，這些結果和附帶數據有助於其他領域（包括理論物理、化學和天體化學）解釋光譜，並研究這一波長範圍內的新特徵。

編譯來源：ScitechDaily