美国宇航局哈勃太空望远镜的科学家证实,在的空间中存在像足球状带电分子,或许可以揭示了星际介质(ISM)的星际空间充满的气体和尘埃的面纱 。
美国宇航局哈勃太空望远镜的科学家证实,在的空间中存在像足球状带电分子,或许可以揭示了星际空间充满气体和尘埃的星际介质(ISM)面纱 。
由于恒星和行星是由太空中坍塌的气体和尘埃云形成的,“弥散的星际介质ISM可以被视为最终产生行星和生命的化学过程的起点,”美国华盛顿天主教大学的Martin Cordiner表示。“所以完全识别其内容有助于提供了有关创造恒星和行星的成分的信息。”Cordiner目前是马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心,是4月22日发表于天体物理学的一篇论文的主要作者。
Cordiner和他的团队确定的分子是一种名为“Buckminsterfullerene”的碳,也称为“Buckyballs”布基球,由60个碳原子(C 60)组成,排列在空心球体中。地球岩石和矿物可能存在C 60,也可以在高温燃烧烟灰中出现。
之前在太空中发现过C 60。然而,这是第一次确认在扩散星际介质ISM中存在带电(电离)版本。当来自恒星的紫外光从分子中撕下电子时,C 60被电离,C 60成为带正电荷(C 60 +)。Cordiner表示,“弥漫性星际介质ISM过去被认为太恶劣,难以形成大分子。” “在检测到C 60之前,空间中最大的已知分子大小只有12个原子。我们确认C 60 + 这表明即使在银河系中密度最低,紫外线照射最强的环境中,天体也能发生复杂化学反应。“
我们所知道的生命是基于含碳分子,这一发现表明复杂的碳分子可以在星际空间的恶劣环境中形成和生存。“在某些方面,生命可以被认为是化学复杂性的终极,”Cordiner说。“C 60的存在明确地证明了空间环境固有的高水平化学复杂性,并指出其他极其复杂的含碳分子在太空中自发产生的强烈可能性。”
大部分星际介质ISM都是氢和氦,但它中添加了许多尚未鉴定的化合物。由于星际空间如此遥远,科学家们研究它如何影响来自遥远恒星的光来识别其内容。当星光穿过太空时,星际介质(ISM)中的元素和化合物吸收并阻挡光的某些颜色(波长)。当科学家通过将星光分离成其组分颜色(光谱)来分析星光时,吸收的颜色看起来暗淡或不存在。每种元素或化合物都具有独特的吸收模式,可作为识别指纹,来自星际介质(ISM)的一些吸收模式涵盖了更广泛的颜色,这些颜色看起来与地球上任何已知的原子或分子不同。这些吸收模式称为漫反射星际带(DIB)。
可以通过找到与实验室中物质的吸收指纹的精确匹配来指定DIB。然而,有数百万种不同的分子结构可供尝试,因此测试它们需要很多生命周期。
“今天,已知有超过400个DIB,但(除了少数新近归因于C 60 +的 DIB ),其它一个被确凿地确定,”Cordiner说。“总之,DIB的出现表明在太空中存在大量富含碳的分子,其中一些可能最终参与产生生命的化学物质。但是,在确定其它的DIB之前,这种材料的组成和特征仍然是未知的。“
几十年来,实验室研究未能找到与任何DIB的精确匹配,直到C 60 +的工作。在新的工作中,该团队能够将实验室中从C 60 +看到的吸收模式与来自哈勃观测ISM 的吸收模式相匹配,证实了最近由瑞士巴塞尔大学的一个团队所做的任务,他们的实验室研究提供了所需的C 60 +比较数据。使用传统的地面望远镜探测C 60 +的一个大问题是大气水汽阻挡了C 60 +的视野吸收模式。然而,在空间大部分大气层上方轨道运行时,哈勃望远镜的视野清晰,无障碍。然而,他们仍然不得不推动哈勃远远超出其通常的灵敏度限制,以便有机会检测到C 60 +的微弱指纹。
观测到的恒星都是蓝色超巨星,位于银河系银河系的平面上。银河系的星际物质主要位于相对平坦的圆盘中,因此银河系中恒星的视线穿过最大量的星际物质,因此显示出星际分子最强的吸收特征。
弥散性ISM 中C 60 +的检测支持了团队的期望,即非常大的含碳分子可能是解释许多剩余的,未识别的DIB的候选者。这表明未来的实验室工作会测量与C 60 +相关的化合物的吸收模式,以帮助识别一些剩余的DIB。
该团队正在寻求在更多环境中探测C 60 +,以了解布基球在宇宙中的普遍程度。根据Cordiner的说法,根据他们迄今为止的观察,似乎C 60 +在银河系中非常普遍。
这项工作由NASA在太空望远镜科学研究所的资助下资助。哈勃太空望远镜是NASA和ESA(欧洲航天局)之间的国际合作项目。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃科学运营。STScI由美国华盛顿特区天文研究大学协会为NASA运营。美国宇航局正在探索我们的太阳系及其他地方,利用我们强大的太空和地面任务,发现远近的世界,恒星和宇宙之谜。