生命以多样化的形式存在于地球上,但是如果把所有的生命体都拆解为最基本的单元,我们会发现他们都是由相同的东西构成:碳原子连接氢、氧、氮和其它元素。但是这些基本物质是如何在太空中产生的一直是一个悬而未决的谜题。现在,天文学家已经更加清楚这些基本的分子是如何产生的。
通过分析赫歇尔空间天文台的数据,天文学家发现恒星辐射出的紫外线(也称为“星光”)是制造这些分子的关键,而不是先前认为的是由湍流引起的“冲击”事件制造的。
猎户星云是离我们最近一个恒星诞生区,在那里会有许多大质量恒星产生,天文学家利用赫歇尔空间天文台对猎户星云进行观测,通过数据分析了猎户星云内的碳氢分子(CH,又称为甲炔)、碳氢正离子(CH+)和碳离子(C+)的总量、温度和运动。
在1940年代的早期,CH和CH+是在星际空间中最先被发现的分子。通过赫歇尔空间天文台对猎户星云中的分子云(包括气体和尘埃)的分析,天文学家意外的发现CH+是发射体而不是吸收体,这就意味着CH+的温度要比背景气体的温度更高。
CH+分子需要非常高的能量来产生,而且它跟分子云中的氢气相互作用时会被破坏。因此关于它较高的温度以及丰富的含量一直都比较神秘。
为什么在分子云(比如在猎户星云)中有如此多的CH+?许多的科学家都曾经试图回答这个问题,但是他们的观测都非常限制,因为只有一些背景恒星可以被用来研究。但是,赫歇尔空间天文台探索了在电磁波谱中的远红外波段,这个波段可以探测到温度比较低的物体,在赫歇尔之前并没有其它的望远镜用来探测这个波段的,因此它可以探索整个猎户星云,而不是在星云中的单独恒星。
他们用来采集数据的仪器——HIFI,对分子云的运动也非常的敏感。
其中一个主导理论认为,基本的碳氢化合物的来源是由湍流引起的“冲击”事件产生的,比如超新星爆发或者年轻的恒星喷出物质。在分子云中有湍流的地方就会制造冲击波。当冲击波遇到物质时,会造成物质的振动,就像是海中的波浪撞上一艘船。这些振动会踢掉原子中的电子,使它们成为离子,这就使它们更加容易跟别的离子结合。但是新的研究发现,这些冲击和猎户星云中的CH+没有任何的关联。
赫歇尔空间天文台的数据显示,这些CH+分子是由年轻恒星的紫外辐射产生的,这些猎户星云中的恒星跟我们的太阳相比更加的炽热,质量更大,以及会辐射出更多的紫外线。当一个分子吸收一个光子,它就会被“激发”,因此拥有更多的能量与其它的粒子反应。就氢分子而言,当它们被一个紫外光子撞上的时候,它们会振动和旋转的更快。天文学家早就发现猎户星云有许多的氢气。
当恒星的紫外线加热周围的氢分子,这就制造了诞生碳氢化合物的最原始条件。
当星际间的氢变得原来越热,由恒星产生的碳离子就会开始跟氢分子反应,形成CH+。最终,CH+会捕捉一个电子产生中性的CH分子。这是产生碳化合物的第一步,要形成生命所需要的更复杂的化合物都必须经过这一步。这个发现暗示着其它星系中的基本碳氢化合物都是由这个方式产生的。虽然我们知道其它星系会有冲击事件,但是在密度较高的区域,紫外线是主要加热气体的途径,并且在制造基本碳氢化合物分子中扮演着主要角色。
在星系中心的一些特定分子是怎样被激发的仍然是个迷。但是该项研究提供了一个重要的线索,在那些区域中,大质量恒星产生的紫外线或许也是主要激发分子的来源。新发现表明,年轻恒星辐射出的光对构筑生命的基本分子有重大影响。CH+作为生命体的最基本形式,是通过恒星辐射出的紫外线制造出来的,因此我们可以说生命起源于星光。