濒死恒星M1-11 中研院找到关键「碳六十富勒烯分子」

▲碳六十富勒烯分子恒星演化观察带来新契机。(图/引用自台北天文馆之网路天文馆网站转载自中研院天文所网页)

生活中心/台北报导

中央研究院天文及天文物理国际研究团队在一颗濒死恒星M1-11上,找到关键的「碳六十富勒烯分子」,有助于解开恒星演化及生命起源之谜

中研院天文所博士后研究学者大冢雅昭副研究员康逸云等横跨台、日、韩、美等国组成的研究团队,利用最先进的天文望远镜,在濒死恒星M1-11上,发现宇宙中稀有的碳六十富勒烯分子(The C60 fullerene),研究成果发表于2013年1月28日出版之「天文物理期刊」(The Astrophysical Journal),获得国际重视。

大冢雅昭指出,科学界对于星系生命周期存在高度兴趣,探讨濒死恒星的尘埃特性、研究尘埃如何返还至星际空间,对于了解恒星如何演化和星系的化学演化过程如何发生,是极为关键的知识,也是探讨星系演化的重要依据。

中研院指出,星际尘埃中,碳质尘粒占星际尘埃构成比例相当高,于是碳质尘粒的研究成为探讨星系演化的重要依据。碳六十富勒烯是由60个碳原子组成的聚集体,几何结构上,它和足球拼皮接缝法图案极类似。在过去,碳六十曾经多次被发现在行星星云中,行星状星云是一种垂死的恒星,于是大冢雅昭团队便试着分析探讨这种天体中碳六十的存在状况与物理特性,以期推演恒星演化的阶段为何。

大冢雅昭博士及团队成员分析美国史匹太空望远镜所取得之300多个行星状星云的光谱数据,研究团队仔细检查其中是否有碳六十的红外共振,果然在好几个行星状星云中发现碳六十的共振。M1-11则为这次新发现有碳六十共振的行星状星云。

▲碳六十富勒烯分子波长。(图/引用自台北天文馆之网路天文馆网站,转载自中研院天文所网页)

在M1-11中,碳六十共振出现在波长17.3和18.9微米波段,该团队在欧南天文台先前取得的M1-11存档资料中,也找到M1-11在8.5微米波段发出的辐射光谱资料。借由所侦测到的碳六十光谱线强度判断,该团队顺利估计出在M1-11里的碳六十总量温度。M1-11所含非晶碳和多环芳香烃微粒数量丰富,但碳六十共只占总质量0.01%,由此可知,碳六十在星际介质里比例极低。

研究团队进一步利用口径8.2米宽的「Subaru新一代超广角望远镜」(Subaru HDS)和日本国立天文台的冈山观测站的1.88-m望远镜,精确测量M1-11的谱线强度,发现M1-11原先是一颗质量比太阳大0.5倍的恒星,形成行星状星云的年龄不满1000年,算是「非常年轻」。

研究所得出的种种物理特性—包括碳六十质量和温度,星云中气体元素组成比,前身恒星的质量,目前处于演化过程中的哪个阶段,都和其他已知含有碳六十的行星状星云非常类似。

大冢雅昭认为,碳六十富勒烯倾向存在于富含碳、多尘埃的天体中,也就是像M1-11所提供的这种环境。未来研究团队将继续研究其分布,从探究行星死亡过程,试图解开生命起源之谜。