天文學家首次證實 恆星系統存在結晶水冰

天文學家長久以來預期恆星周圍的系統中，有冰凍水存在。如今透過美國國家航空暨太空總署（NASA）的詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡，首次證實年輕恆星HD 181327的塵埃碎屑盤中，存在結晶水冰。

NASA日前指出，這顆被命名為HD 181327、類似太陽的恆星，距離地球155光年。天文學家藉韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的光譜，找到了HD 181327塵埃碎屑盤中，存在結晶狀水冰（water ice）的確鑿證據。研究成果已發表在《自然》（Nature）期刊。

「水冰」意指它的成分是水，天文學家在太空中也觀察到許多其他結冰的分子，例如：「乾冰」，也就是二氧化碳結成的冰。

早在2008年，NASA已退役的史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）的資料，就暗示了HD 181327系統中可能存在結冰水。

研究人員表示，韋伯太空望遠鏡不僅在HD 181327系統中探測到水冰，而且確認為結晶狀水冰。這種水冰也曾在土星環和太陽系古柏帶（Kuiper Belt）中發現過。

研究報告撰寫人之一、太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute）助理天文學家克莉斯汀‧陳（Christine Chen）說，過去幾十年來，天文學家一直在等待這些確切的資料。直到韋伯太空望遠鏡服役，他們才有足夠靈敏的儀器進行這類觀測。

她說，「最引人注目的是，這些資料與韋伯太空望遠鏡最近對太陽系古柏帶天體的其他觀測結果類似。」

水冰是年輕恆星周圍盤狀結構的重要組成部分，對巨行星的形成有重大影響，也可能經由彗星和小行星之類的小天體傳送到已經完全形成的岩石行星上。

相較於年齡已有46億年的太陽，HD 181327恆星相當年輕，估計年齡只有2,300萬年。這顆恆星的質量比太陽稍大，溫度也比較高，因此在它的周圍形成了稍微大一點的系統。

陳指出，「HD 181327是一個非常活躍的系統。它的碎屑盤中存在規律、持續不斷的碰撞。當這些結冰天體碰撞時，它們會釋放微小的塵埃水冰顆粒，這些顆粒的大小正好是韋伯太空望遠鏡能探測到。」

研究人員說，水冰在HD 181327系統中的分布並不均勻，大多數位於最冷、距離恆星最遠的地方。在碎屑盤的外部區域有超過20%的水冰，在碎屑盤的中央只有大約8%的水冰，而最靠近恆星的碎屑盤區域，幾乎沒有探測到任何水冰。

可能原因是恆星的紫外線，把最靠近的水冰蒸發了，或被稱為微行星（planetesimal）的岩石「鎖住」其內部的水冰，使韋伯太空望遠鏡無法探測到。

NASA表示，水冰的發現為所有研究人員打開大門，讓他們可以研究這些過程如何在其他行星系統中以新的方式發揮作用。研究人員將繼續尋找、研究整個銀河系碎屑盤和正活躍形成的行星系統中的水冰。◇