研究人员在一颗年轻恒星周围的圆盘中发现了水蒸气，而这正是行星可能形成的地方。水是地球上生命的关键成分，也被认为在行星形成中发挥着重要作用。然而，直到现在，我们还无法绘制出水在稳定、凉爽的圆盘中的分布情况——这种圆盘为恒星周围的行星形成提供了最有利的条件。这些新发现的实现得益于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)，欧洲南方天文台(ESO)是该阵列的合作伙伴。
意大利米兰大学天文学家斯特凡诺·法基尼 (Stefano Facchini) 表示： “我从未想过我们能够在行星可能形成的同一区域拍摄到水蒸气海洋的图像。”他领导了今天在《自然》杂志上发表的这项研究。天文学。观测结果显示，位于金牛座、距地球 450 光年的年轻类太阳恒星 HL Tauri 的内盘中的水量至少是地球所有海洋的三倍。
意大利博洛尼亚大学天文学家、合著者莱昂纳多·泰斯蒂补充道：“我们不仅能够探测到，还能够捕捉到详细图像，并在空间上解析距我们 450 光年的水蒸气，这确实很了不起。” ALMA 的“空间分辨”观测使天文学家能够确定水在圆盘不同区域的分布。“在标志性的 HL Tauri 圆盘中参与如此重要的发现超出了我第一次天文学研究经历的预期，”来自比利时列日大学的 Mathieu Vander Donckt 补充道，他当时还是一名硕士生在研究中。
在 HL Tauri 圆盘存在已知间隙的区域发现了大量的水。当年轻的类行星物体围绕着它们聚集物质并生长时，它们在富含气体和尘埃的圆盘上刻出环形间隙。 法基尼说：“我们最近的图像显示，距恒星一定距离处存在大量水蒸气，其中包括目前可能正在形成行星的间隙。” 这表明这种水蒸气可能会影响这些地区形成的行星的化学成分。
用地面望远镜观测水绝非易事，因为地球大气中丰富的水蒸气会降低天文信号的质量。 ALMA由 ESO 与其国际合作伙伴共同运营，是位于智利阿塔卡马沙漠海拔约 5000 米的一系列望远镜，建在高且干燥的环境中，专门为了最大限度地减少这种退化，提供特殊的观测条件。 “迄今为止，ALMA 是唯一能够在凉爽的行星形成盘中空间解析水的设施，” 合著者、瑞典查尔姆斯理工大学教授 Wouter Vlemmings 说道 [1]。
“在照片中直接目睹水分子从冰冷的尘埃颗粒中释放出来，真是令人兴奋， ”也参与了这项研究的欧洲南方天文台天文学家伊丽莎白·汉弗莱斯 (Elizabeth Humphreys) 说道。构成圆盘的尘埃颗粒是 行星形成的种子，它们碰撞并聚集成绕恒星运行的更大的物体。天文学家认为，在足够冷的地方，水可以冻结在尘埃颗粒上，物体会更有效地粘在一起，这是行星形成的理想地点。“我们的研究结果表明，水的存在可能会影响行星系统的发展，就像大约 45 亿年前我们太阳系中的水一样，”Facchini 补充道。
随着ALMA 和 ESO 极大望远镜 ( ELT ) 的升级在十年内上线，行星的形成以及水在其中所扮演的角色将变得比以往任何时候都更加清晰。特别是 METIS(中红外 ELT 成像仪和光谱仪)将为天文学家提供无与伦比的行星形成盘内部区域的视图，这些区域是像地球这样的行星形成的地方。
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