科學家們通過觀察行星星雲,終於發現了宇宙中第一個分子鍵

2021-01-16 宇宙奇妙觀

科學家們通過觀察行星星雲,終於發現了宇宙中第一個分子鍵(氦氫化物)。

氦氫化物離子(heh+)的發現,最終結束了太空發現編年史的另一個篇章。以前在太空中探測氦氫化物離子的嘗試受到現有分光計在適當波長下分辨能力有限的限制。這一次,科學家們設法找到了克服這一限制的方法。

氫氣的產生,氦和氫是宇宙誕生後最初存在的兩種元素。我們宇宙的能量起源導致了一個巨大的離子池,當溫度開始下降到4000 K時,離子池與周圍的自由電子結合形成中性原子。中性氦原子隨後與質子結合形成氦氫化物——宇宙歷史上第一個分子鍵。這種鍵最終被一個導致分子氫形成的過程所破壞。

他對我們來說是新事物嗎?有趣的是,氦氫化物最早是在1925年在地球上(在實驗室條件下)觀測到的。此後,人們不斷地嘗試和研究第一分子鍵。據信,它在行星狀星雲中大量存在,行星狀星雲在恆星的最後一個階段以場包絡的形式噴射出來。在這一階段,溫度升高導致了大規模的電離,這似乎導致了HEH+的形成。這項研究的合著者、約翰霍普金斯大學物理學和天文學系教授大衛·紐菲爾德完美地描述了這一發現。

「Heh+的發現是大自然形成分子傾向的生動而美麗的證明。儘管現有的成分沒有什麼價值,但是氫與不活潑的惰性氣體氦的混合物,以及在數千攝氏度的惡劣環境中,一種易碎的分子形式。值得注意的是,天文學家不僅可以觀察到這一現象,而且可以利用我們開發的理論模型來理解這一現象。」

為什麼在行星NGC 7027上?據估計,在我們的星系中,大約有10000個這樣的短命發光物體(行星狀星雲)存在。儘管實際上只有1500個被發現,其餘的仍在星際塵埃後面看不見。儘管如此,需要回答的問題是,為什麼要從所有已知的星雲中選擇NGC7027。

這個過程是在德國馬克斯普朗克射電天文學研究所的研究人員報導了一個叫做NGC7027的行星狀星雲中存在著相當難以捉摸的離子時開始的。利用紅外天文學平流層天文臺(SOFIA)利用高解析度光譜儀收集數據。在2016年的三次飛行中,該團隊在距地球3000光年的NGC7027上訓練了索菲亞的望遠鏡。它被認為是尋找「有史以來第一個分子鍵」的主要候選,因為它是一個非常年輕的星雲,有潛力展示宇宙形成時存在的條件。

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