一颗还没出生的恒星,正在用冲击波做化学实验。NGC1333是英仙座方向的一片恒

夜安赏世界 2026-06-01 23:18:39

一颗还没出生的恒星,正在用冲击波做化学实验。

NGC 1333是英仙座方向的一片恒星育婴房,距离地球大约1000光年。那里有一个编号IRAS 4B1的原恒星双星系统,处于恒星生命中最早的阶段,连氢聚变都还没点着,靠吞噬周围气体释放的引力能维持发光。但它在吞噬的同时,也在以极高速度向外喷射气流。这些气流撞上周围安静的星际介质,产生剧烈的冲击波前沿,温度和压力骤然飙升。

就在这片混乱中,复杂的有机分子正在被锻造出来。

德国马克斯·普朗克地外物理研究所的Laura Busch带领团队,用位于法国阿尔卑斯山的NOEMA射电望远镜阵列,对IRAS 4B1的喷流做了一次详细的化学分析。他们首次在IRAS 4B1的喷流中探测到三种复杂有机分子:乙腈、乙醛,以及氘代甲醇。结果发表在《天文学与天体物理学》上。

三个分子,三条线索,各自指向不同的故事。

乙腈含氮。含氮的复杂有机分子在太空中相当稀少,而氮恰恰是氨基酸和核酸碱基的核心元素。在冲击波里找到它,等于在生命化学的上游抓住了一个关键节点。

乙醛含氧,是最简单的含氧复杂有机分子之一,坐落在碳-氧化学反应网络的一个交叉路口。它的存在有力地表明,原恒星环境有能力合成与生命前化学相关的分子,尽管乙醛自身的形成路径至今仍不完全清楚。

最耐人寻味的是氘代甲醇。氘是氢的重同位素,氘代甲醇就是把普通甲醇里的一个氢原子换成了氘。按照道理,冲击波区域的高温应该把它拆散。它不该出现在那里。

但它就在那里。

研究者给出的解释是:这个分子是一枚化学化石。它并非在冲击波中诞生,而是在恒星形成之前,在更早、更冷的分子云阶段就已经合成完毕,随后被冻进尘埃颗粒表面的冰壳里。当原恒星喷流的冲击波扫过这些尘埃时,冰壳被剥离,氘代甲醇重新释放到气相中,却没有被高温摧毁。它像一颗琥珀里的昆虫,保存着恒星诞生前的化学记忆。

这件事的意义不只是多发现了几种分子。它揭示了冲击波化学的双面性:同一片区域,既在创造新的复杂分子,又在破坏它们。形成和破坏同时发生。

三种分子的空间分布也不一样。通过分析它们各自的发射谱线,研究团队发现有些分子集中在温度最高的区域,有些则偏好温度较低的地方。这说明不同的复杂有机分子遵循不同的化学路径,冲击波并非一锅乱炖,而是一座分区明确的天然实验室。

在此之前,只有一条原恒星喷流被做过类似精度的化学普查,编号L1157-B1,一直被当作这类研究的标准样本。IRAS 4B1是第二个,但团队认为,如果用更高灵敏度的观测手段重新瞄准它,还能找到更多丰度较低的复杂有机分子,建立起这条喷流的完整化学清单。

从一团冰冷的分子云,到冲击波中翻滚的有机分子,再到最终可能落入行星盘、成为某颗岩石行星表面化学的起点。这条链条的每一环都还有巨大的空白,而IRAS 4B1的冲击波,刚刚把其中一小段照亮了。

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图一:天文学家研究了一颗0类原恒星的外流,发现了甲醇等复杂分子,它们在外流冲击星际介质时形成的激波环境中生成,图源:NASA, ESA, CSA, STScI图二:詹姆斯·韦布空间望远镜虽未对本研究中的原恒星喷流成像,但曾拍摄过其他类似喷流(赫比格-哈罗211天体)。这张韦布图像展示了另一颗原恒星的喷流冲入星际物质时的情景,形成了复杂有机分子生成的激波前沿,图源:ESA/Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced Studies)图三:此图展示了IRAS4B1外流的主要分子特征。除三种新检测到的复杂有机分子外,还发现了二氧化硅和一氧化碳等分子,这些都是此类外流中的典型示踪物,图源:Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: 10.1051/0004-6361/202658979

信源:Gough, Evan. "A natural chemistry laboratory in protostar shock waves." Phys.org, edited by Lisa Lock, 31 May 2026

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