天文學家第一次在銀河系外發現了分子氧

2020-12-05 孜然實驗室

天文學家已經發現了氧分子 - 一種我們每天都在呼吸的氣體 -根據新的研究發表在天體物理學雜誌的文章,在一個外星系發現了分子氧。

遙遠的河外星系的氧氣

氧是在氫和氦之後,宇宙中第三大最常見的元素,天文學家曾經認為分子氧(O2)極少出現在星際空間。儘管進行了無休止的搜索,但到目前為止,還沒有人在我們的銀河系之外看到過分子氧。

中國上海天文臺的天文學家王俊志(音,Junzhi Wang)和他的同事們在一個名為Markarian 231的星系中看到了該分子的特徵蹤跡。Markarian231是距離地球最近的類星體,距離大熊座(Ursa Major)5.6億光年。

類星體是超大質量的黑洞,它在周圍攪動過熱的氣體,並在很遠很遠的地方散發出明亮的光芒。

根據2月1日《天體物理學雜誌》上的研究小組的報告,天文學家在西班牙和法國使用射電望遠鏡發現了波長為2.52毫米(O2的特徵)的輻射。王說:「這是首次探測到河外物體中的分子氧。」

這個發現也是太陽系以外見過的最多的分子氧。過去,天文學家僅在銀河系中兩顆恆星形成的雲中見到了該分子,分別是心宿增四(Rho Ophiuchi)雲和獵戶座星雲 (Orion Nebula)。天文學家推測星際氧的短缺是由於氧原子和水分子凍結在塵埃顆粒上,從而將氧從太空中清除了。

在上面提到的兩個星雲這樣的恆星託兒所中,明亮的新生恆星發出的衝擊波可以將水冰從塵土上剝落,釋放出氧原子,彼此重新連接,形成氧分子。

但是,即使在獵戶星雲中,分子氧也很少見,在那裡氫分子的數量超過氧分子的一百萬倍。氫也是Markarian 231中的主要分子。儘管如此,分子氧以超過獵戶座星雲100倍的豐度存在於星系盤的外緣。

這是「非常高」,加裡·梅尼克(Gary Melnick),天體物理學家,在科學新聞說報告中說:「目前尚無關於如此高的分子氧含量的解釋。」

為了證實輻射確實是由氧分子產生的,梅尼克說,該發現背後的研究小組應繼續關注該珍貴分子的第二波長。

王說,這並不容易,因為其他輻射發射分子以相同的波長存在。為了確認是否存在氧氣,科學家們對大量的分子進行了多次掃描,這些分子的輻射波長與被檢測出的波長相似,並且發現沒有氣體可疑的分子存在。

氧氣工廠

噴氣推進實驗室的天文學家保羅·戈德史密斯(Paul Goldsmith)對說:「存在大量氧氣的一種可能性是Markarian 231比獵戶座星雲中形成氧氣的過程更劇烈。」

附近的星系是一個有力的恆星工廠,形成新恆星的速度比銀河系快100倍,並且每年向外噴射700個太陽質量的氣體。

從Markarian 231中心噴出的高速氣體可能會撞擊其星系盤的塵埃顆粒,撕裂從塵埃顆粒中散發出來的水,從而形成氧分子。

這種氧氣可以使附近的星系更有生產力,因為當氧氣分子發出足夠的輻射時,銀河氣體會冷卻到足以向內坍縮;有助於新星的形成。

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