星際介質中神秘紫外消光峰來源有新解—新聞—科學網

2020-11-25 科學網

 

近日，中國科學院大學教授蘇剛團隊基於氫化的T碳分子團簇提出新模型，對困擾人們半個多世紀的銀河系星際介質中2175埃紫外消光峰的物理來源給出新解釋，理論結果與實驗觀測非常吻合，相關研究成果近日發表於《皇家天文學會月刊》。

 

1965年，美國馬裡蘭州格林貝爾特戈達德太空飛行中心的科學家Theodore P. Stecher利用探空火箭，測量了5個恆星1200至3000埃的紫外波段消光光譜，首次觀察到波長為2175埃的消光峰。隨後，大量觀測證實，銀河係數十個星系中普遍存在2175埃的消光峰，這種神秘的消光峰甚至存在於類星體中。但是，半個多世紀以來，2175埃消光峰的確切物理來源仍是一大謎題。

 

蘇剛團隊通過研究提出了一個混合物模型，指出星際介質中的2175埃紫外消光峰可能與氫化的T-碳分子團簇密切相關。

 

T-碳是幾年前蘇剛團隊提出的一種新型碳同素異構體，是通過將金剛石中每個碳原子替換為碳四面體得到的碳的新結構，已有不止一家實驗室成功將T-碳製備出來。國內外大量研究發現，T-碳在儲氫、鋰電池、熱電、光催化、超導等領域都具有很好的應用前景。

 

T-碳的紫外吸收峰位於2250埃，十分接近2175埃。蘇剛團隊進一步計算發現，T-碳比較容易在負壓環境中形成，這意味著T-碳及其碎片可能易於在星際空間中以某種形式存在。考慮到星際空間充滿了氫，研究人員認為星際空間中的T-碳也可能會以氫化的分子或團簇形式存在，從而形成氫化的T-碳（HTC）分子（C40H16）或團簇。HTC作為新的碳物質，目前尚未在實驗室中合成。

 

蘇剛團隊計算了HTC分子的紫外吸收光譜，發現在2175埃處HTC分子具有非常明顯的吸收峰。他們提出了一個基於HTC分子的混合物模型，計算表明，HTC分子團簇混合物在2175埃處仍具有顯著吸收峰。此外，模型也考慮了鐵橄欖石（Fe2SiO4）、頑火輝石（MgSiO3）和石墨等星際介質的紫外吸收光譜。

 

通過線性組合HTC分子團簇混合物、石墨、MgSiO3和Fe2SiO4的紫外吸收光譜，蘇剛團隊發現，在銀河系中任選六個星系，其紫外消光曲線按此模型都可以被很好地擬合出來。因此，該研究或有助於解開2175埃消光峰這一半個多世紀的重要謎題。

 

 

 

圖說：銀河系星際介質中對2175埃消光峰有貢獻的組成成分示意圖。背景是由美國宇航局和歐洲太空局的哈勃太空望遠鏡拍攝的星雲圖（已獲許可）。

 

論文相關信息：DOI: 10.1093/mnras/staa2061

 

 

版權聲明：凡本網註明「來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜誌」的所有作品，網站轉載，請在正文上方註明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯繫授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。

相關焦點

  • 星際介質中神秘紫外消光峰有新解
    蘇剛團隊供圖本報訊（記者肖潔）近日，中國科學院大學教授蘇剛團隊基於氫化的T—碳分子團簇提出新模型，對困擾人們半個多世紀的銀河系星際介質中2175埃紫外消光峰的物理來源給出新解釋，理論結果與實驗觀測非常吻合。
  • 科學網—大氣中硫酸氫銨形成機理有新解
  • 「曲線救國」測星系氣體密度—新聞—科學網
    「複合時標」法成功獲取星系中心超大質量黑洞周邊電離氣體密度
  • 有多少彗星來自外星系—新聞—科學網
    最近兩顆星際物體的到來—— 一顆名為Oumuamua的小行星和一顆名為Borisov的彗星——挑戰了這一假設。   瑞士蘇黎世大學計算科學研究所天體物理學家Tom Hands和德國慕尼黑路德維希馬克西米利安大學合作者Walter Dehnen，使用數學模型估計了有多少長周期彗星——那些繞太陽運行200年或更長時間的彗星——可能是星際訪客。
  • 中國科學家探測到黑洞周邊氣體響應的突變信號—新聞—科學網
    「複合時標」法成功獲取星系中心超大質量黑洞周邊電離氣體密度
  • 利用大連相干光源模擬星際介質中硫化氫的光解取得新進展
    利用大連相干光源模擬星際介質中光解硫化氫分子光化學實驗的示意圖。（中科院大連化物所供圖）硫是宇宙中較為豐富的元素之一，而在星際介質中實際探測到的含硫分子的豐度要遠遠低於太陽大氣中硫原子的豐度，科學家們認為是由於星際輻射場導致含硫分子有一定的消耗。
  • 中科院:利用大連相干光源,揭開星際介質中的光化學原理!
    由中國科學院大連化學物理研究所袁開軍教授和楊學明教授領導的研究小組，藉助大連相干光源揭示了星際介質中SH(X)/H2S豐度比的光化學原理，研究成果發表在《自然通訊》期刊上。硫原子撞擊星際冰蓋時，由於冰基質中氫的豐度和流動性較高，H_2S被認為是優先生成的產物。
  • 【中國新聞網】中國科研儀器「大連光源」揭示星際中羥基自由基來源
    【中國新聞網】中國科研儀器「大連光源」揭示星際中羥基自由基來源 2019-03-26 中國新聞網 楊毅 【字體：大 中 小】
  • 神秘星際訪客「奧陌陌」，並非一座氫冰山
    太陽系的神秘星際訪客「奧陌陌」。「Seligman和Laughlin的觀點似乎很有希望成立，因為它或能解釋『奧陌陌』超長的形狀及其非引力加速度。然而，他們的理論基於這樣的假設，即氫冰可以在稠密的分子雲中形成。如果這屬實，氫冰天體在宇宙中數量可能相當多，並且將具有深遠的影響。也有人提議用氫冰來解密暗物質。」論文第一作者、KASI的理論天體物理學高級研究員Thiem Hoang博士說。
  • 神秘星際訪客「奧陌陌」並非一座氫冰山
    太陽系的神秘星際訪客「奧陌陌」。「Seligman和Laughlin的觀點似乎很有希望成立，因為它或能解釋『奧陌陌』超長的形狀及其非引力加速度。然而，他們的理論基於這樣的假設，即氫冰可以在稠密的分子雲中形成。如果這屬實，氫冰天體在宇宙中數量可能相當多，並且將具有深遠的影響。也有人提議用氫冰來解密暗物質。」論文第一作者、KASI的理論天體物理學高級研究員Thiem Hoang博士說。
  • 中國科研儀器「大連光源」揭示星際中羥基自由基來源
    中新社大連3月25日電(記者 楊毅)中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱「大連化物所」)25日發布消息稱，該所袁開軍研究員﹑楊學明院士團隊與南京大學謝代前教授合作利用基於可調極紫外相干光源的綜合實驗研究裝置(又稱「大連光源」)，揭示了星際中超熱的羥基自由基的來源。')
  • 新型微納光子晶體雷射器研製成功—新聞—科學網
    研究人員通過設計矽基量子點光子晶體雷射器外延結構，採用分子束外延方式在矽襯底上直接生長高質量的InAs量子點作為雷射器增益介質（發光材料），依託深圳市半導體雷射器重點實驗室平臺，成功製備了亞波長尺寸的超低閾值矽基光泵浦光子晶體雷射器晶片。該雷射器實現了室溫連續光泵浦激射，並在1310nm光通訊波段實現單模輸出。在實現光電子與微電子的大規模單片集成上向前推進一大步。
  • 【中國科學報】大氣中硫酸氫銨形成機理有新解
    【中國科學報】大氣中硫酸氫銨形成機理有新解 對霧霾顆粒形成有重要作用 2016-02-22 中國科學報 楊保國 2月17日，該成果發表在《美國化學會志》上，並被美國化學學會《化學與工程新聞》選為科學焦點報導。　　銨鹽——氨與酸反應生成的由銨離子和酸根離子構成的離子化合物，如硫酸銨（硫酸氫銨的後續物），是PM2.5霧霾顆粒的重要組成成分。對於硫酸銨在大氣中的形成，傳統觀點認為，三氧化硫先與水反應形成硫酸，再進一步與氨氣反應產生硫酸銨。
  • 大連光源發現最小水滴—新聞—科學網
    近日，中科院大連化學物理研究所研究員江凌和院士楊學明團隊，以及清華大學教授李雋研究團隊在由五個水分子組成的水團簇中發現了三維立體結構的存在這是《科學》雜誌在創刊125周年特刊中提出的125個最具挑戰性的科學問題之一。 水不是以單一水分子的形式存在的，而是由若干水分子通過氫鍵作用聚合在一起，形成水分子簇，俗稱水團簇。
  • 聚焦中微子-新聞專題-科學網
    科學網作為以網絡社區為基礎構建起面向全球華人科學家的網絡新媒體，利用網絡平臺優勢，2012年3月8日第一時間網絡同步直播中微子實驗結果新聞發布會在上述關於中微子實驗相關新聞的科普傳播基礎上，科學網於2012年10月24日匯集並編輯整理了中微子相關的新聞事件、科學網上大批優秀的中微子科普博文，隆重推出專題《聚焦中微子》。
  • 宇宙中傳播信息需要介質嗎?
    宇宙中？地球不是在宇宙中嗎？別誤會，我們說的是星際空間……下面我們拿幾種傳播信息的方式看看。聲音問有沒有通信介質得先知道是用什麼通信方式，不同的通信方式所需要的介質是不一樣的。比如要用聲音通信，那麼就必須有傳播聲音的介質，基本上各種物質都可以充當聲音的介質，只要能傳遞機械振動就可以了。比如固體、液體甚至氣體都可以，然而在星際空間接近真空的環境裡，這些都沒有，因此星際空間並不能用聲音通信。
  • 研究發現乙烷分子光化學反應解離新通道—新聞—科學網
    其中氣態巨行星（木星、土星、天王星和海王星）上有著豐富的分子化學反應過程，是星際化學家研究的長期目標。類似於地球，這些氣態巨行星在它們各自的軌道上圍繞著太陽運行，導致太陽輻射的季節性變化，進而造成了各種分子的相對豐度隨著維度和高度的周期性變化。甲烷（CH4）對近紅外太陽輻射的吸收是使這些行星上層大氣升溫的重要原因，而且它與乙烷（C2H6）和乙炔（C2H2）的產生有著密切的關係。
  • 學成歸來的三任實驗室「掌門」—新聞—科學網
    在紅外物理國家重點實驗室的歷屆主任身上，「學成歸來」是一個獨特的標籤，也是一個非常有分量的標籤。 曾擔任中國科學院上海技術物理研究所所長、紅外物理國家重點實驗室學術委員會主任的湯定元，於1948年3月赴美國明尼蘇達大學物理系學習，同年轉入芝加哥大學物理系，並獲得碩士學位。 但在大洋彼岸求學的湯定元，無時無刻不在關心著祖國的發展。韓戰的爆發更讓他回國心切。
  • 科學家揭示六方氮化硼合成新機制—新聞—科學網
    h-BN以原子級平整表面、無懸掛鍵、高導熱性和良好的理化穩定性等優勢，成為具有潛力的二維晶體器件的介質襯底和封裝材料。由於h-BN先進合成技術發展較慢，缺乏對傳統方法生長機制的研究，限制了大尺寸、高質量h-BN可控合成與實際應用。
  • 科學家發表趨近絕對零度的量子共振評述文章—新聞—科學網
    5月8日，中科院大連化物所楊學明院士和南方科技大學楊天罡博士應邀在《科學》發表評述文章，討論趨近絕對零度的原子與分子碰撞過程中量子散射共振研究的進展理解量子效應在原子與分子碰撞中的作用是理解能量傳遞以及化學反應過程的根本。而量子效應在低溫下能夠更好的保存，因此低溫條件下對碰撞結果的影響會更加顯著。量子散射共振給實驗提供了一種觀測碰撞過程中量子效應的方法，但由於其「壽命」很短，實驗觀測的挑戰很大。 文章詳細介紹了同期發表的荷蘭科學家關於極低溫量子散射共振的研究工作（Science, 6494, 626-630, 2020）。