科学家在深空发现了两个难以解释的神秘冰冻天体

ALMA望远镜捕捉到的神秘冰冻天体的分子发射线。 背景图片是一张红外复合彩色图，其中 1.2 微米的光线显示为青色，4.5 微米的光线显示为红色，这是根据 2MASS 和 WISE 的红外数据绘制的。图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），T. Shimonishi 等人（新泻大学）。

有机分子是生命的基本组成元素，被认为是在太空中形成的。 然而，它们究竟源自何处，又是如何到达行星的，这仍然是天文学和行星科学中的一个重大问题。 星际空间中冰的存在是这一难题的关键所在。 在银河系寒冷、稠密和被遮挡的区域，原子和分子附着在微小的尘埃粒子上，形成星际冰--这一过程类似于地球云层中雪花的形成过程。

为了研究这个问题，新潟大学和东京大学的天文学家们利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）观测到了两个神秘的星际天体。 日本红外卫星AKARI于2021年首次发现了这两个天体，已知它们含有富含水和有机分子的星际冰。 然而，它们的确切性质仍不清楚。 大多数星际冰通常存在于密集的恒星形成区域，而这两个天体与它们不同，它们存在于任何已知的恒星形成区域之外，因此格外引人入胜。

研究小组利用ALMA观测到波长约为0.9毫米的天体。 红外观测对于研究冰等固体物质非常有用，但像 ALMA 这样的射电观测能更好地了解周围气体的运动和成分。 如果这些天体正在形成恒星，ALMA 的高分辨率成像就能探测到与恒星形成有关的分子辐射。 同样，如果这些天体附近存在以前未知的分子云，它也会以气体发射的扩展区域的形式出现，尤其是一氧化碳。

然而，观测结果却与上述任何一种预期都不同。 在这两个冰天体的位置上，只探测到了一氧化碳和一氧化硅的分子发射线，其分布非常紧凑，不足一角秒。 研究小组利用 ALMA 数据分析了与这些天体相关的分子气体的距离、运动、大小和化学成分。

例如，根据对它们的视线速度的分析，这两个天体距离地球大约有 3 万到 4 万光年。 此外，它们在速度上的显著差异表明，这两个天体在运动学上是独立的，并且位于不同的距离，尽管它们在天球上仅相距约 3 弧分，并且表现出相似的颜色、亮度和星际冰特征。

带有冰的星际天体通常都嵌入了大量的尘埃，使它们在远红外到亚毫米波段发出耀眼的光芒。 然而，这项研究中的ALMA观测却没有探测到这两个冰状天体的亚毫米波辐射，从而揭示了一种不寻常的能量分布，与之前已知的星际冰状天体的特征并不相符。

此外，ALMA 的观测结果显示，这两个天体中一氧化硅与一氧化碳的比例明显高于在普通分子云中观测到的比例。 如此丰富的一氧化硅通常只出现在星际尘埃被强烈冲击波摧毁的区域，这表明这两个天体与强烈扰动气体的能量源有关。

ALMA揭示的神秘冰状天体的独特性质无法用任何与星际冰状天体有关的已知天体的特征来解释，例如新形成的恒星、带有原行星盘的年轻恒星、表现出强烈质量损失的演化恒星或位于浓密分子云背后的明亮恒星。

日本新泻大学天文学家、本文第一作者下西隆（Takashi Shimonishi）说："它们可能代表了一类新的星际天体，为冰和有机分子的形成提供了有利的环境。未来利用ALMA望远镜对相关气体进行高分辨率观测，以及利用詹姆斯-韦伯太空望远镜对冰和尘埃进行更详细的研究，将能揭示这些神秘冰天体的本质。"

这些发现发表在2025年2月25日出版的 《天体物理学杂志》上。

编译自/scitechdaily