本文转载自:美文学分享网

行星状星云NGC 7027的图像与氦氢分子的例证。在这个行星状星云中,SOFIA探测到氢化氦,它是氦(红)和氢(蓝)的组合,是早期宇宙中形成的第一种分子。这是现代宇宙中第一次发现氢化氦。
致谢:NASA / ESA /哈勃处理:Judy Schmidt
经过数十年的探索,宇宙中第一种在宇宙中形成的分子首次在太空中被探测到。科学家利用世界上最大的机载天文台 – 美国宇航局的红外天文学平流层观测台(SOFIA),在我们自己的星系中发现了它的标志,因为飞机高空飞越地球表面并将其敏感仪器指向宇宙。

当宇宙还很年轻时,只存在几种原子。科学家认为,大爆炸后大约10万年,氦和氢结合起来,首次制造出一种叫做氢化氦的分子。现代宇宙的某些部分应该存在氢化氦,但在太空中从未发现过 – 现在直到现在。

SOFIA在行星状星云中发现了现代氦氢化物,这是曾经是太阳的恒星的残余物。这个行星状星云称为NGC 7027,位于距天鹅座300公里远的地方,具有允许这种神秘分子形成的条件。这一发现证明了氢化氦实际上可以存在于太空中。这证实了我们对早期宇宙化学的基本理解的关键部分,以及它如何在数十亿年后演变成今天的复杂化学。结果发表在本周的“ 自然”杂志上。

“这种分子潜伏在那里,但我们需要正确的仪器才能在适当的位置进行观察 – 而且SOFIA能够完美地完成这项工作,”加州矽谷SOFIA科学中心主任Harold Yorke说。

今天,宇宙充满了大而复杂的结构,如行星,恒星和星系。但是超过130亿年前,在大爆炸之后,早期的宇宙很热,所有存在的原子都是几种原子,主要是氦和氢。当原子结合形成第一个分子时,宇宙最终能够冷却并开始形成。科学家推断,氢化氦是第一个原始分子。

冷却开始后,氢原子可以与氢化氦相互作用,从而产生分子氢 – 主要负责形成第一颗恒星的分子。星星继续伪造构成我们今天丰富的化学宇宙的所有元素。但问题是,科学家们无法在太空中找到氢化氦。到目前为止,化学诞生的第一步尚未得到证实。

“数十年来,天文学中缺乏氢化氦存在的证据是天文学的两难选择,”德国波恩马克斯普朗克射电天文学研究所的Rolf Guesten说,他是该论文的第一作者。

氢化氦是一种挑剔的分子。氦本身是一种惰性气体,因此不太可能与任何其他种类的原子结合。但是在1925年,科学家们能够通过诱导氦气与氢离子共享其中一个电子,在实验室中创造出这种分子。

然后,在20世纪70年代后期,研究行星状星云的科学家称为NGC 7027,认为这种环境可能恰好形成氢化氦。来自老化恒星的紫外线辐射和热量产生适合于形成氢化氦的条件。但他们的观察结果尚无定论。随后的努力暗示它可能存在,但神秘分子继续逃避检测。所使用的太空望远镜没有特定的技术从星云中的其他分子的混合物中提取氢化氦的信号。

2016年,科学家向SOFIA寻求帮助。 SOFIA飞行高达45,000英尺,在地球大气层的干扰层之上进行观测。但它有一个好处太空望远镜不会 – 它在每次飞行后返回。

“我们能够更换仪器并安装最新技术,”Naseem Rangwala SOFIA副项目科学家表示。 “这种灵活性使我们能够改进观察并回应科学家们想要回答的最迫切的问题。”

最近升级到SOFIA的一种仪器称为Terahertz Frequencies的德国接收器,或GREAT,增加了以前望远镜没有的氢化氦的特定通道。该仪器就像无线电接收器一样工作。科学家们调整了他们正在搜索的分子的频率,类似于将调频收音机调到右侧电台。当SOFIA进入夜空时,热切的科学家们正在实时读取仪器中的数据。氦氢化物的信号终于大声而清晰。

“在那里,第一次在数据中看到氢化氦是非常令人兴奋的,”Guesten说。 “这带来了一个长期的搜索到一个快乐的结局,并消除了我们对早期宇宙的潜在化学理解的疑虑。

Written by 

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注