ALMA确认彗星的含尘彗发可锻造有机分子

  一组天文学家利用阿塔卡玛毫米/次毫米电波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)制作一个艾桑彗星(C/2012 S1(ISON))和莱蒙彗星(C/2012 F6(Lemmon ))周围鬼魅般彗发的3D影像,这些新影像能帮助天文学家了解彗星会在何处及如何制造新的化合物,包括那些让人好奇的有机化合物。

彗星含有某些太阳系中最古老、最原始的物质。如果能了解它们独特的化学性质,或许可从中挖掘地球诞生的线索,以及地球上建造生命基石的有机化合物的起源。美国天主教大学(Catholic University)Martin Cordiner等人,利用ALMA观测艾桑彗星和莱蒙彗星的高解析光谱资料,绘制这两颗彗星的彗发中的氰化氢(hydrogen cyanide,HCN)、异氢氰酸(hydrogen isocyanide,HCN)和甲醛(formaldehyde,H2CO)等3种重要有机分子的2D影像,另外加上这些分子的速度资料,绘制成一幅3D分布图,希望从中了解彗星的自然性质。

从立体分布图可见HCN气体从彗核非常均匀地向各个方向流出,HNC则集中在团块与喷流中。ALMA资料解析度够高,所以可以清楚地看到这些有机分子团块在彗发不同区域中逐日、甚至逐时的流动变化。如此独特的型态,让天文学家确认HNC与H2CO分子的确是在彗发中形成的,这是个新证据,证明HNC可能是经由大型分子或有机尘埃分裂的方式制造出来的。

这类有机尘物质进入地球大气时较能抵抗大气的破坏,或许在地球早期得以传递到地表,成就地球生命的诞生。因此了解有机尘的各种性质非常重要,ALMA的观测显然为这个领域的研究开启一扇希望之窗。

当初Cordiner等人之所以挑选艾桑彗星和莱蒙彗星作为观察对象,是因为这两颗彗星属于「中等亮度彗星」,所含有的这类关键分子的浓度非常低,不易以地面望远镜进行深度观测。因此之前做过的类似观测,仅能针对如海尔-波普彗星(Hale-Bopp)这种非常明亮的彗星;而ALMA的观测,将目标得以推展到亮度中等的彗星上,将大大增加可观测的目标彗星数,或是得以观测更复杂、更难观测的分子。

Cordiner等人是在2013年11月15~17期间利用ALMA观测艾桑彗星,当时艾桑彗星距离太阳约7500万公里,大约是0.5AU,即地球到太阳平均距离的一半。而莱蒙彗星的观测是在2013年6月1~2日进行的,当时莱蒙彗星距离太阳约2亿2400万公里,约为1.5AU,即1.5倍地球到太阳的平均距离。

资料来源:https://public.nrao.edu/news/pressreleases/comets-alma , 2014.08.11, KLC

http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1288  

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