重磅!科學家最新發現宇宙形成時的第一種分子
2019年04月19日09:04
當宇宙處於非常年輕的階段,僅有少數類型原子存在。科學家認為在大爆炸之後的10萬年,氫和氦首次結合成為叫做氫化氦的分子,它應該保存在現代宇宙的某些部分,但它從未在太空中被發現,一直到現在。
當宇宙處於非常年輕的階段,僅有少數類型原子存在。科學家認為在大爆炸之後的10萬年,氫和氦首次結合成為叫做氫化氦的分子,它應該保存在現代宇宙的某些部分,但它從未在太空中被發現,一直到現在。

  新浪科技訊 北京時間4月19日消息,據美國宇航局網站報導,經過數十年的探索,宇宙中形成的第一種分子首次在太空中被發現。科學家利用全球最大的空載天文台——美國宇航局“平流層紅外天文觀測台(SOFIA)”進行勘測,當它飛越地球上空時,利用其靈敏勘測儀器對宇宙進行觀測。

  當宇宙處於非常年輕的階段,僅有少數類型原子存在。科學家認為在大爆炸之後的10萬年,氫和氦首次結合成為叫做氫化氦的分子,它應該保存在現代宇宙的某些部分,但它從未在太空中被發現,一直到現在。

  SOFIA天文台在一個行星星雲中發現現代氫化氦,行星星雲是類似太陽恒星的殘骸,它距離地球3000光年,鄰近天鵝星座,被稱為NGC 7027,具備形成這種神秘分子的條件。這一發現證明氫化氦實際上可存在於太空中,證實了我們對早期宇宙化學基本認識的一個關鍵部分,以及它在數十億年的時間里如何演變成現今的複雜化學物質。研究結果發表在本週出版的《自然》雜誌上。

  美國加州矽谷SOFIA科學中心主管哈囉德·約克(Harold Yorke)說:“氫化氦分子潛伏在NGC 7027行星星雲,但是我們需要正確儀器在合適位置進行觀測,SOFIA天文台能夠完美地做到這一點。”

  現今宇宙充滿著大型、複雜天體結構,例如:行星、恒星和星系,但在130多億年前,大爆炸之後的早期宇宙非常熾熱,所有存在的僅是幾種類型的原子,主要是氦和氫,當原子結合形成第一種分子時,宇宙開始冷卻下來並開始誕生恒星。科學家推斷氫化氦是第一個原始分子。

  一旦冷卻開始,氫原子可以與氫化氦相互作用,導致氫分子產生,它促進宇宙第一顆恒星的誕生。恒星繼續孕育各種宇宙化學元素,但是科學家在太空中找不到氫化氦,直到現今化學元素誕生的第一步驟仍未得到證實。

  研究報告作者、德國馬克斯普朗克射電天文學研究所羅爾夫·蓋森(Rolf Guesten)說:“幾十年以來,星際空間中缺少氫化氦存在的證據一直是天文學研究難題。”

  氫化氦是一種精密分子,氦自身是一種稀有氣體,因此它不太可能與任何其它原子結合。1925年,科學家在實驗室里誘導氦與氫離子共用一個電子,最終創造出氫化氦。

  20世紀70年代末,研究行星星雲NGC 7027的科學家認為,這種環境可能正好適應形成氫化氦。衰老恒星產生的紫外線輻射和熱量創造了氫化擬形成的最佳條件,但是他們的觀察結果並不具有決定性。隨後的研究暗示氫化氦可能存在於行星星雲NGC 7027,但是這個神秘分子仍未被發現。使用的太空望遠鏡並不具備特定技術從行星星雲NGC 7027中其它混合分子識別出氫化氦的信號。

  2016年,科學家開始考慮用SOFIA天文台進行觀測,它距離地面4.5萬英呎,在地球大氣干擾層進行觀測,它具有一個優勢——每次飛行後都會返回原點位置。SOFIA項目副主管納西姆·朗瓦拉(Naseem Rangwala)說:“我們能夠更換儀器,並使用最新技術,這種靈活性可使我們改善觀測結果,並對科學家期望得到的最緊迫問題做出回應。”

  近期,SOFIA天文台的“德國太赫茲接收器(GREAT)”進行了升級,新增了勘測氫化氦的特定通道,該儀器的工作原理像一台無線電接收器。科學家能夠調諧正在搜尋分子的頻率,就像將調頻收音機調諧至正確頻率一樣,當SOFIA在夜空勘測時,科學家們希望能夠實時讀取GREAT儀器數據,最終發現了氫化氦信號。

  蓋森說:“首次在SOFIA觀測數據中發現氫化氦,這是非常令人興奮的事情。這對長期太空探索帶來一個美好結局,消除了人們對早期宇宙潛在化學成分的誤解。”(葉傾城)

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