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水比太阳更古老?天文学家发现缺失的环节(2023水比太阳更古老)

时间:2023-03-10 10:36:15人气:735 作者:未知
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天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列,在猎户座V883星周围的行星形成盘中探测到了气态水。这种水带有一种化学特征,解释了水从恒星形成的气体云到行星的旅程,并支持了地球上的水甚至比我们的太阳还要古老的观点。美国国家射电天文台(NRAO)的天文学家、今天(3月8日)发表在《自然》杂志上的这项研究的主要作者John J. Tobin说:我们现在可以追溯到太阳系中水的起源,直到太阳形成之前。

这张艺术家的照片显示了猎户座V883星周围的行星形成盘。在星盘的最外层,水被冻结成冰,因此不容易被探测到。来自恒星的能量爆发将内部星盘加热到水是气态的温度,使天文学家能够探测到它。插图显示了在这个圆盘中研究的两种水分子:正常的水,有一个氧原子和两个氢原子,以及一个较重的版本,其中一个氢原子被替换成氘,一种重的氢同位素。

这一发现是通过研究猎户座V883中的水的成分得出的,猎户座V883是一个离地球约1300光年的行星形成盘。当一团气体和尘埃坍缩时,在其中心形成一颗恒星。在这颗恒星周围,来自云层的物质也形成了一个圆盘。在几百万年的时间里,圆盘中的物质聚集在一起,形成彗星、小行星,并最终形成行星。Tobin和他的团队利用欧洲南方天文台(ESO)是合作伙伴的ALMA来测量水的化学特征以及它从恒星形成云到行星的路径。

水通常由一个氧原子和两个氢原子组成。Tobin的团队研究了一种稍重的水,其中一个氢原子被替换为氘--一种重的氢的同位素。由于简单水和重水是在不同的条件下形成的,它们的比例可以用来追踪水形成的时间和地点。例如,太阳系一些彗星中的这一比率已被证明与地球上的水相似,这表明彗星可能已将水送到地球。

但是观察水的情况却变得很棘手。共同作者、荷兰莱顿天文台的博士生Margot Leemker说:行星形成盘中的大部分水都被冻成了冰,所以它通常被隐藏在我们的视野之外。由于分子在旋转和振动时发出的辐射,气态水可以被探测到,但是当水被冻结时,这就更复杂了,因为分子的运动受到了更多的限制。气态水可以在圆盘中心找到,靠近恒星,那里比较温暖。然而,这些近距离的区域被尘埃盘本身所隐藏,而且也太小了,无法用我们的望远镜来成像。

这张图显示了著名的猎户座中的年轻恒星V883 Orionis的位置。在一个晴朗的黑夜里,大部分肉眼可见的星星都被画了出来。猎户座V833的位置用红圈标记。这颗星非常暗淡,需要一个大型的业余望远镜才能看到。它在天空中非常接近,并且与西北方巨大而明亮的猎户座星云有物理联系。资料来源:ESO/IAU和Sky & Telescope

在未来,他们希望使用ESO即将推出的极大型望远镜及其第一代仪器METIS。这个中红外仪器将能够解析这些类型的圆盘中的水的气相,加强水从恒星形成云到太阳系一路走来的联系。Leemker总结说:这将使我们对行星形成盘中的冰和气体有一个更完整的看法。

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