詹姆斯·韦布千里镜在银河系外发明复杂有机化学情况

研究团队应用 JWST 的近红外和中红外光谱数据，对波长 3–28 微米范围内的辐射进行了精细分析，结合 NIRSpec 和中红外仪器获得的谱线，辨认出了气相分子、冰态包裹物以及尘埃颗粒的特点“指纹”。经由过程对这些光谱特点的建模，科学家得以推算出星系核中多种化合物的丰度和温度分布，绘制出一幅前所未有的“化学构造图”。

研究人员指出，高能宇宙射线可能正在该星系深处赓续轰击富碳尘粒和多环芳喷鼻烃（PAHs），将其打坏并源源赓续地产生较小的有机分子，使这些被深度埋藏的星系核成为宇宙中强有力的“有机分子临盆中间”。

这项研究以超亮红外星系 IRAS 07251–0248 为目标。该星系的中间区域被极其致密的气体与尘埃包裹，以至于个中间超大年夜质量黑洞及四周活动在可见光波段几乎完全被遮挡，惯例千里镜难以窥测其内部情况。然而红外波段的光可以穿透尘埃，詹姆斯·韦布千里镜应用这一优势，对其埋藏星系核进行了深刻不雅测，从而得以剖断在这一极端情况中毕竟占主导地位的是何种化学过程。

成果显示，该埋藏星系核内部存在种类异常丰富的小分子有机物，包含苯（C₆H₆）、甲烷（CH₄）、乙炔（C₂H₂）、二乙炔（C₄H₂）和三乙炔（C₆H₂）等一系列含碳氢分子。团队还初次在银河系外直接探测到甲基自由基（CH₃），这一发明进一步凸显了该区域有机化学收集的复杂程度。除气相分子外，不雅测还揭示出大年夜量固态物质的存在，包含富碳尘粒和水冰等，为解释碳元素的来源供给了重要线索。

论文第一作者、曾在牛津大年夜学工作、今朝就职于天体生物学中间的伊斯梅尔·加西亚‑贝尔内特表示，不雅测到的小分子有机物丰度远高于现有理论模型的预期，暗示星系核中必须存在一个持续赓续的碳源，驱动着这张复杂而高效的化学收集。团队的分析显示，仅靠高温或湍流并不足以解释这种化学富集现象，更合理的解释是高能宇宙射线在个中扮演了关键角色。

借助牛津团队开辟的多环芳喷鼻烃理论模型和分析办法，研究人员发明，这些极端星系核中充斥着的宇宙射线，会频繁撞击 PAHs 和富碳尘粒，将本来更大年夜的碳基构造击碎，释放出大年夜量较小的有机分子进入气体之中。在多座类似星系中，研究还发明烃类分子丰度与宇宙射线电离程度之间存在明显相干性，这一统计证据进一步支撑了“宇宙射线驱动的有机化学工厂”这一图景。

固然此次探测到的小分子有机物本身并不构成生命，但它们被认为是更高阶“前生物化学”的关键原料之一。合著作者、牛津大年夜学物理系传授迪米特拉·里戈普卢指出，这类小分子虽不会直接涌如今活细胞中，但可能在形成氨基酸、核苷酸等生命基本分子之前发挥重要感化，代表着由无机物走向复杂有机体系的关键中心环节。

研究人员据此提出，像 IRAS 07251–0248 如许被厚厚尘埃掩埋的星系核，很可能在宇宙化学演变中扮演着远比此前熟悉更为重要的角色。它们不仅是恒星与黑洞激烈活动的能量中间，也可能是大年夜范围有机分子合成与加工的“车间”，持续向星系内部甚至更广阔的星际空间输送多种有机化合物，从而影响全部星系的化学构成与演变轨迹。

这项工作展示了詹姆斯·韦布空间千里镜在探测极端情况下化学过程方面的独特才能，使科学家得以初次体系地核阅此前几乎完全弗成见的埋藏星系核化学活动。相干成果已揭橥于 2026 年 2 月 6 日的《天然·天文学》杂志，论文题为《埋藏星系核中丰富的烃类及碳质尘粒与多环芳喷鼻烃加工迹象》，进一步为懂得碳与复杂有机分子在宇宙中若何生成和演变供给了关键不雅测证据。