和人体一样，恒星托儿所也含有大量有机分子，这些有机分子主要由碳和氢原子组成。该小组的研究结果发表在2月6日的《科学》杂志上自然天文学爱博网站揭示了某些大型有机分子是如何在这些云中形成的。这是碳原子经历的漫长化学旅程中的一小步——在垂死恒星的中心形成，然后成为行星的一部分，地球上的生物，甚至更远的地方。

“在这些冷分子云中，你正在创造最终将形成恒星和行星的第一个基石，”大气与空间物理实验室(LASP)研究助理、科罗拉多大学博尔德分校化学系助理教授Jordy Bouwman说。

在这项新研究中，鲍曼和他的同事们深入研究了一个特别的恒星托儿所:金牛座分子云(TMC-1)。这个区域位于金牛座，距离地球大约440光年(超过2千万亿英里)。这种化学上复杂的环境是天文学家所说的“无恒星吸积核心”的一个例子。它的星云已经开始坍缩，但科学家们还没有探测到其中出现的胚胎恒星。

研究小组的发现依赖于一种看似简单的分子，叫做昊图公司苯炔。根据地球上的实验和计算机模拟，研究人员表明，这种分子可以很容易地与太空中的其他分子结合，形成范围广泛的更大的有机分子。

换句话说，小的积木会变成大的积木。

鲍曼说，这些反应可能是一个迹象，表明恒星托儿所比科学家们所认为的要有趣得多。

“我们才刚刚开始真正理解如何从这些小的构建块到更大的分子，”他说。“我认为我们会发现这种化学反应比我们想象的要复杂得多，即使是在恒星形成的最早阶段。”

的观察

鲍曼是一名宇宙化学家，他研究的领域将化学和天文学相结合，以了解发生在太空深处的剧烈化学反应。爱博网站

他说，从表面上看，冷分子云似乎不像是化学活动的温床。顾名思义，这些星系的原始汤往往是寒冷的，通常徘徊在零下263摄氏度(约零下440华氏度)左右，仅比绝对零度高10度。大多数反应至少需要一点点热量才能启动。

但不管冷不冷，复杂的化学反应似乎正在恒星托儿所中发生。尤其是TMC-1，它含有浓度惊人的相对较大的有机分子，它们的名字像富氏烯、1-乙基环戊二烯和2-乙基环戊二烯。化学家称它们为“五元环化合物”，因为它们每个都含有一个五边形的碳原子环。

鲍曼说:“研究人员一直在TMC-1中检测这些分子，但它们的来源尚不清楚。”

现在，他和他的同事们认为他们找到了答案。

2021年，研究人员使用西班牙的叶贝斯40米射电望远镜在TMC-1的气体云中发现了一个意想不到的分子:昊图公司苯炔。鲍曼解释说，这种由6个碳原子和4个氢原子组成的小分子是化学世界中外向的分子之一。它很容易与许多其他分子相互作用，而且不需要很多热量。

“反应没有障碍，”鲍曼说。“这意味着它有可能在寒冷的环境中推动复杂的化学反应。”

找出罪魁祸首

为了找出TMC-1中发生了什么样的复杂化学反应，鲍曼和他来自美国、德国、荷兰和瑞士的同事们求助于一种名为“光电子-光离子重合光谱”的技术。研究小组利用一种被称为同步加速器光源的巨型设备产生的光来识别化学反应的产物。他们看到了昊图公司-苯和甲基自由基是分子云的另一种常见成分，它们很容易结合形成更大、更复杂的有机化合物。

鲍曼说:“我们知道我们正在做一件好事。

然后，研究小组利用计算机模型来探索昊图公司-苯存在于一个散布在数光年外太空深处的恒星托儿所中。结果很有希望:这些模型产生的气体云包含的有机分子混合物与天文学家在TMC-1上用望远镜观察到的大致相同。

昊图公司换句话说，-苯似乎是驱动这些恒星托儿所内发生的气相有机化学的主要候选者，鲍曼说。

他补充说，要完全了解TMC-1中发生的所有反应，科学家还有很多工作要做。例如，他想研究太空中的有机分子是如何吸收氮原子的——氮原子是地球上生物体DNA和氨基酸的关键成分。

鲍曼说:“我们的发现可能会改变人们对形成新恒星和新行星首先需要哪些成分的看法。”

这篇新论文的共同作者包括荷兰莱顿大学、美国本尼迪克特学院、德国维尔茨堡大学和瑞士保罗谢勒研究所的研究人员。