JWST揭示近邻超亮星系中有机分子的高丰度情况__财经头条_

詹姆斯韦伯空间望远镜在附近超亮星系中观测到有机分子的意外丰度

了解詹姆斯韦伯太空望远镜如何利用红外光谱学在附近最亮的红外星系之一中发现密集的有机分子。

詹姆斯韦布空间望远镜拍摄的IRAS072510248图像（来源：米库尔斯基太空望远镜档案库、太空望远镜科学研究所、大学天文研究协会、美国国家航空航天局）

詹姆斯韦伯太空望远镜观测尘埃笼罩的IRAS07251–0248核心时，发现的小型有机分子数量远超模型预测。观测结果显示，在一个长期被浓密气体和尘埃遮蔽的星系核内部，存在着多种碳氢化合物的混合物——其中包括首次在银河系外被确认探测到的甲基自由基，这是一种高活性的碳基分子。

这项发表在《自然天文学》上的研究表明，这些被遮蔽的星系中心的碳的化学活性比预期的更高。通过分析红外光，研究人员能够识别出气体中漂浮的分子以及锁定在冰状和尘埃状物质中的碳，从而更清晰地揭示了星系内部碳是如何被分解和重组的。

我们发现了意想不到的化学复杂性，其丰度远远高于当前理论模型的预测，该研究的主要作者伊斯梅尔加西亚贝尔内特（IsmaelGarcíaBernete）在一份新闻稿中表示，这表明在这些星系核中一定存在碳的持续来源，为这种丰富的化学网络提供燃料。

利用红外光谱法检测有机分子

为了研究星系核心，研究人员使用了韦布望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI）来收集一系列波长范围内的红外光。红外光谱学的工作原理是将这些光分解成其组成颜色，并测量哪些波长被吸收，从而使科学家能够根据特定分子独特的化学特征来识别它们。

该团队检测到一系列小烃类物质，包括苯（C₆H₆）、甲烷（CH₄）、乙炔（C₂H₂）、二乙炔（C₄H₂）和三乙炔（C₆H₂）。除了这些气体，观测还显示彗核内存在大量的水冰和富碳尘埃颗粒。

最值得注意的发现之一是甲基自由基。由于它寿命短且反应性强，因此难以探测。它的存在表明，星系核心的碳正在被积极地分解和重组，而不是简单地被困在尘埃颗粒中。

总体而言，引人注目的不仅仅是分子的多样性，还有它们的丰富程度。其浓度比许多模型预期的要高，这表明仅靠黑洞的热量或气体中的湍流无法完全解释韦布（望远镜）的观测结果。

宇宙射线作为一种化学引擎

研究人员转而指出，宇宙射线——一种在太空中穿行的高能粒子——可能是这种化学反应的驱动因素。在星系中心，宇宙射线会与尘埃中嵌入的较大富碳颗粒和复杂分子发生碰撞。这些撞击会将较大的物质分解成更小的碎片，将简单分子释放回周围的气体中。

研究还发现，宇宙射线活动迹象更明显的星系往往显示出更高水平的碳氢化合物，这进一步支持了这一机制。在这些区域，辐射或许并非仅仅是破坏物质，而是在不断地循环利用物质，分解大型碳化合物，并以较小的化合物补充气体。

追踪碳元素在星系间的踪迹

像甲烷和苯这样的分子并非生物分子。但它们是一系列反应的一部分，在某些环境中，这些反应可以产生更复杂的化合物。了解这些较小的分子在活跃黑洞附近是如何形成并存在的，有助于研究人员追踪星系内部碳在气体和尘埃之间的转化情况。

研究结果表明，即使是被厚尘埃包裹的星系核心在化学上也并非静止。相反，碳元素似乎在中央黑洞周围的辐射和致密物质作用下不断被分解和重建。

通过穿透这些尘埃，韦伯望远镜首次让天文学家能够直接测量这种化学物质，从而加深了他们对星系如何随时间储存、重塑和重新分配碳的理解。

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本文引用了近期发表在《自然天文学》杂志上的一项研究中的信息：《詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）在一个埋藏的星核中检测到大量碳氢化合物，并有尘埃颗粒和多环芳烃处理迹象》

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