ALMA在附近的星爆星系中检测到一百多种分子物种

天文学家使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 在星爆星系 NGC 253 的中心检测到了 100 多种分子种类，远远多于之前在银河系以外的星系中观察到的数量。

在宇宙中，一些星系形成恒星的速度比我们的银河系快得多。这些星系被称为星暴星系。

如此大量的恒星形成究竟是如何发生以及如何结束仍然是一个谜。

恒星形成的机会取决于恒星诞生的原材料的性质，例如分子气体，一种由各种分子组成的气态材料。

例如，恒星形成于分子云内的密集区域，在那里重力可以更有效地发挥作用。

在恒星活跃形成之后的某个时间，现有恒星和死亡恒星的爆炸会将能量传递给周围的介质，这可能会阻碍未来恒星的形成。

这些物理过程会影响星系的化学成分，并在分子信号强度中留下印记。

由于每个分子都以特定频率发射，因此在宽频率范围内进行观察使我们能够分析物理特性并深入了解星暴的机制。

作为 ALMA 综合高分辨率河外分子清单 (ALCHEMI) 的一部分，日本国家天文台的 Nanase Harada 博士观测到了NGC 253，这是一个位于玉夫座、距离我们1150 万光年的星暴星系。

他们能够在银河系中心分子区探测到一百多种分子种类。

这种化学原料是银河系外发现的最丰富的，其中包括首次在银河系外检测到的分子，例如乙醇和含磷物质PN。

首先，天文学家发现高密度分子气体可能会促进该星系中活跃恒星的形成。

每个分子以多个频率发射，它们的相对和绝对信号强度根据密度和温度而变化。

通过分析一些分子种类的大量信号，NGC 253 中心的致密气体数量比银河系中心高出 10 倍以上，这可以解释为什么 NGC 253 正在形成恒星大约 30即使使用相同量的分子气体，效率也提高了数倍。

一种有助于将分子云压缩成更密集分子云的机制是这些分子云之间的碰撞。

在 NGC 253 的中心，气体流和恒星相交的地方可能会发生云碰撞，产生以超音速传播的冲击波。

这些冲击波蒸发了甲醇和 HNCO 等分子，冻结在冰冷的尘埃颗粒上。

当分子蒸发为气体时，它们就可以被 ALMA 等射电望远镜观测到。

某些分子也追踪正在进行的恒星形成。众所周知，年轻恒星周围存在丰富的复杂有机分子。

在 NGC 253 中，这项研究表明，活跃的恒星形成创造了一个炎热而致密的环境，类似于银河系中单个原恒星周围的环境。

NGC 253 中心的复杂有机分子数量与星系中原恒星周围的数量相似。

除了可以促进恒星形成的物理条件外，这项调查还揭示了前几代恒星留下的恶劣环境，这可能会减缓未来恒星的形成。

当大质量恒星死亡时，它们会引起称为超新星的大规模爆炸，释放出称为宇宙射线的高能粒子。

NGC 253的分子组成通过H 3 O +和HOC +等物质的增强揭示，该区域的分子已经被宇宙射线剥夺了一些电子，其速率至少比太阳附近高1,000倍系统。

这表明超新星输入了相当多的能量，这使得气体很难凝结形成恒星。

最后，ALCHEMI 调查提供了 44 种分子种类的图谱，是之前银河系以外研究中可用的数量的两倍。

通过将机器学习技术应用于该图谱，研究人员可以确定哪些分子可以最有效地追踪上述恒星形成的故事——从头到尾。

正如上面一些例子所描述的，某些分子物种追踪诸如冲击波或致密气体之类的现象，这可能有助于恒星的形成。

年轻的恒星形成区域拥有丰富的化学物质，包括复杂的有机分子。

与此同时，所发展的星暴显示出氰基的增强，这表明大质量恒星以紫外光子的形式输出能量，这也可能阻碍未来恒星的形成。

科学家们表示：“作为 ALMA 2030 发展路线图的一部分，寻找这些示踪剂可能有助于利用本十年预计的宽带灵敏度升级来规划未来的观测，从而使同时观测多个分子转变变得更加容易管理。”

他们的论文发表在《天体物理学杂志增刊系列》中。