恒星消亡时壮丽的残骸,是天文学家期望用来探寻地球诞生最初起源的途径。
在距地球约3400光年、位于南天星座天蝎座的蝴蝶星云NGC 6302之中,天文学家发现了尘埃从热气体冷却后结晶的有力证据。
英国卡迪夫大学的天体物理学家松浦美香子表示:“多年来,科学家们一直在争论宇宙尘埃在太空中是如何形成的。但如今,借助强大的詹姆斯·韦布空间望远镜,我们或许终于能有更清晰的认知。”
“我们能够在同一个天体中,看到在平静、持久区域形成的冷宝石,以及在剧烈、快速移动的太空部分产生的炽热污垢。这一发现对于理解行星的基本物质是如何聚集在一起,向前迈出了一大步。”
宇宙尘埃正如其名,是在恒星之间的空间中漂浮的尘埃。人们认为它主要在濒死恒星的外层形成,为构成新生恒星及其环绕行星的星云物质提供基础。
蝴蝶星云是这样一颗濒死恒星的华丽绝唱。它属于行星状星云(因为最初发现的这类星云呈圆形,类似行星),是恒星死亡时将外层物质抛入太空而形成的不断膨胀的物质云。
在这个星云的中心是一颗白矮星,它是已经完成死亡过程的巨星残骸。你还会注意到,星云并非规整圆润,而是像蝴蝶翅膀一样,是两股猛烈喷出的气流。
环绕着中心白矮星(因死亡和重构的余热而极度炽热)的,是一个厚厚的尘埃环面。松浦美香子及其同事利用韦布空间望远镜的红外能力,窥视这片尘埃,以确切了解其构成。
大多数波长的光会被尘埃阻挡和散射,但较长的红外波长可以穿透,这使得韦布空间望远镜成为探测这个神秘环境的理想工具。
研究人员将韦布空间望远镜的红外观测与阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的射电观测相结合。这些观测揭示了蝴蝶星云中心正在发生的过程的新细节。
研究人员发现,这个尘埃环既有像烟灰一样的无定形尘埃颗粒的红外特征,也有规整可爱的晶体结构。闪烁的光线还表明,这些尘埃颗粒相对较大,达到微米级别,这意味着它们已在那里存在并生长了一段时间。
尘埃的成分也很有趣,包含镁橄榄石、顽火辉石和石英等硅酸盐矿物晶体。
在环面外部,原子和分..
在韦布空间望远镜的数据中识别出的其他特征,包括从恒星向相反方向喷射出的大量铁和镍喷流,以及相当数量的多环芳烃(PAHs)。这一点尤其有趣。
多环芳烃是由碳原子环构成的烟灰状分子,在太空中大量存在。因此,它们在关于碳基生命起源的理论中具有重要地位。在富氧的蝴蝶星云中心发现它们,为我们提供了关于生命基石可能如何形成的新线索:当恒星的强大星风撞击其周围物质时。
我们无法倒转太阳系的时光,去了解它是如何从太空中的一团星云形成的。像韦布空间望远镜这样的仪器,以及像蝴蝶星云这样的天体,为科学家提供了关键视角,以弄清楚我们是如何从一颗濒死恒星的尘埃发展而来的。
这项研究已发表在《皇家天文学会月刊》上。

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