詹姆斯·韦伯望远镜首次探测到关键的碳分子

一个国际科学家团队首次使用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在太空中探测到一种新的碳化合物。这种分子被称为甲基阳离子（发音为cat-eye-on）（CH3+），它很重要，因为它有助于形成更复杂的碳基分子。甲基阳离子是在一个年轻的恒星系统中被探测到，该系统有一个原行星盘，称为d203-506，位于大约1350光年外的猎户座星云中。

碳化合物构成了所有已知生命的基础，正因为如此，科学家们特别感兴趣，他们正在努力了解生命是如何在地球上发展，以及它如何在我们宇宙的其他地方发展。韦布以新的方式开启了星际有机（含碳）化学的研究，这是许多天文学家非常感兴趣的一个领域。

这些韦伯拍摄的图像显示了猎户座星云的一部分，被称为猎户座棒状（Orion Bar）。左边最大的图像来自韦伯的NIRCam（近红外照相机）仪器。在右上方，望远镜使用韦伯的中红外仪器（MIRI）聚焦在一个较小的区域。在MIRI区域的正中心是一个年轻的恒星系统，其原行星盘名为d203-506。右下方的拉出部分显示了这个年轻系统的NIRCam和MIRI图像。
影像来源：ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team

韦伯的独特能力使它成为寻找这种关键分子的理想天文台。韦伯精湛的空间和光谱分辨率，以及它的灵敏度，都为团队的成功做出了贡献。特别是，韦伯对CH3+的一系列关键发射谱线的探测巩固了这一发现。

“这次探测不仅验证了韦伯望远镜令人难以置信的灵敏度，而且证实了CH3+在星际化学中的核心重要性。”科学团队成员、法国巴黎萨克雷大学的玛丽-阿琳·马丁-德鲁梅尔说。虽然d203-506中的恒星是一颗小型红矮星，但该系统受到附近炽热、年轻、大质量恒星发出的强烈紫外线（UV）的轰击。科学家们认为，大多数形成行星的星盘都会经历一段如此强烈的紫外线辐射期，因为恒星往往是在大质量、产生紫外线的恒星群中形成。

这幅由韦伯的近红外照相机（NIRCam）拍摄的图像展示了猎户座星云的一部分，被称为猎户座棒状。在这个区域，来自左上角的梯形星团的高能紫外线与密集的分子云相互作用。恒星辐射的能量正在慢慢侵蚀猎户座棒状，这对新生恒星周围形成的原行星盘中的分子和化学成分产生了深远的影响。
影像来源：ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team

通常，紫外线辐射会破坏复杂的有机分子，在这种情况下，CH3+的发现似乎是一个惊喜。然而，研究团队预测，紫外线辐射实际上可能首先为CH3+的形成提供了必要的能量来源。一旦CH3+形成，它就会促进额外的化学反应来构建更复杂的碳分子。

这幅来自韦伯的中红外仪器（MIRI）的图像显示了猎户座星云的一小块区域。这张照片的中心是一个年轻的恒星系统，有一个名为d203-506的原行星盘。一个国际天文学家团队在d203-506中首次探测到一种新的碳分子，称为甲基阳离子。
影像来源：ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team

总的来说，研究团队注意到他们在d203-506中看到的分子与典型的原行星盘有很大的不同。特别是，他们没有发现任何水的迹象。

“这清楚地表明，紫外线辐射可以完全改变原行星盘的化学性质。它实际上可能在生命起源的早期化学阶段发挥关键作用，”该研究的主要作者、图卢兹法国国家科学研究中心的奥利维尔·伯纳尔解释道。

这些发现来自PDRs4ALL早期发布科学项目，已经发表在《自然》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴ESA和CSA领导的一项国际计划。

参考来源：

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-makes-first-detection-of-crucial-carbon-molecule