宇宙中的第一個分子鍵終於被發現了

2021-01-18 天文在線

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儘管經過了長期的理論推導，但是氫化氧從來沒有被觀測到。今年，氫化氦在一個年輕的星雲中被觀測到了。

圖解：宇宙歷史上的第一個分子鍵發生在溫度下降到4000開爾文的時候。

在距離地球3000光年的一個年輕的行星狀星雲中，科學家首次發現了宇宙中形成的第一個分子鍵。

這一發現為描述大爆炸之後不久發生的事件的標準模型提供了強有力的證據，並被發表在了《自然》雜誌上。

圖解：X射線/光學合成的貓眼星雲（NGC 6543）的影像。

從某種意義上說，大約140億年前大爆炸之後不久的時期，其化學過程很簡單。首先出現的是元素中最輕的離子——主要是氫和氦，還有少量的鋰和鈹。

當溫度開始下降到4000開時，這些離子開始與自由電子結合，形成中性原子。之後，中性氦原子與質子結合形成氦氫化物——宇宙歷史上的第一個分子鍵。

這是一段短暫的婚姻，結合導致了氫化氦的破壞，並為氫分子的形成奠定了化學基礎。

到目前為止，一切都很簡單明了，儘管早在1925年的實驗室裡就分離出了這種分子組合，但直到現在，人們還從未在太空中觀察到它。

羅爾夫·古斯頓，來自德國波恩的馬克斯·普朗克射電天文研究所，他帶領的研究人員報告說，他們在一個名為NGC 7027的遙遠行星狀星雲中成功發現了這種難以捉摸的離子。

圖解：NGC 7027是一個極為年輕，且物質極為緻密的行星狀星雲，距離地球約3000光年（920秒差距），位於天鵝座。該星雲於1878年由讓·瑪璉·愛德華·史提芬使用馬賽天文臺口徑31英寸望遠鏡發現，是最小的行星狀星雲之一，也是至今最被廣泛研究的。

這一發現是在Güsten和他的同事分析了2016年由飛行設備上的高解析度光譜儀收集的數據後得出的。該設備被稱為索菲亞平流層紅外天文觀測站，是美國宇航局和德國航空航天中心的合資企業。

NGC 7027是尋找氫化氦的主要目標，因為它是一個非常年輕的星雲並且有化學條件，因此，它與早期宇宙中存在的物質有一定的相似性。

研究人員說，在現代社會，分子鍵的重要性有限。然而，「宇宙的化學始於這種離子」。

他們寫道:「證明它確實存在於星際空間的確鑿證據的缺乏，一直是天文學的難題。」

「在這裡報導的這個明確的發現，最終使長達數十年的搜尋工作終於畫上了圓滿的句號。」

NGC 7027是最明亮的行星狀星雲之一。它大約有600年的歷史了。

它非常小，只有0.2 * 0.1光年，而行星狀星雲的典型尺寸是1光年。它的形狀非常複雜，它由一個巨大的中性雲中電離氣體的橢圓區域組成，內部結構被半透明的氣體和塵埃包圍。該星雲的形狀像一個長橢球形的外殼，並包含一個形似「三葉草葉」的光解區。 NGC 7027正在以每秒17公裡(11英裡/秒)的速度擴張。NGC 7027的中心區域已經被發現會發射x射線，這表明它溫度很高。圍繞著橢球狀星雲的是一系列暗淡的藍色同心殼。

NGC 7027的中心白矮星可能有一個吸積盤，它是高溫的來源。人們認為白矮星的質量大約是太陽質量的0.7倍，輻射的亮度是太陽亮度的7700倍。NGC 7027目前正處於行星狀星雲演化的一個短階段，在這個階段中，其外層的分子被分解成其組成原子，原子被電離。

NGC 7027膨脹暈的質量大約是太陽質量的三倍，比電離中心區的質量大100倍。NGC 7027的質量損失提供了重要的證據，證明質量比太陽大幾倍的恆星可以避免在超新星爆炸中被摧毀。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. ANDREW MASTERSON-cosmosmagazine-停雲

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