重磅!科学家最新发现宇宙形成时的第一种分子

重磅!科学家最新发现宇宙形成时的第一种分子
2019年04月19日 09:04 新浪科技
当宇宙处于非常年轻的阶段,仅有少数类型原子存在。科学家认为在大爆炸之后的10万年,氢和氦首次结合成为叫做氢化氦的分子,它应该保存在现代宇宙的某些部分,但它从未在太空中被发现,一直到现在。  当宇宙处于非常年轻的阶段,仅有少数类型原子存在。科学家认为在大爆炸之后的10万年,氢和氦首次结合成为叫做氢化氦的分子,它应该保存在现代宇宙的某些部分,但它从未在太空中被发现,一直到现在。

  新浪科技讯 北京时间4月19日消息,据美国宇航局网站报道,经过数十年的探索,宇宙中形成的第一种分子首次在太空中被发现。科学家利用全球最大的空载天文台——美国宇航局“平流层红外天文观测台(SOFIA)”进行勘测,当它飞越地球上空时,利用其灵敏勘测仪器对宇宙进行观测。

  当宇宙处于非常年轻的阶段,仅有少数类型原子存在。科学家认为在大爆炸之后的10万年,氢和氦首次结合成为叫做氢化氦的分子,它应该保存在现代宇宙的某些部分,但它从未在太空中被发现,一直到现在。

  SOFIA天文台在一个行星星云中发现现代氢化氦,行星星云是类似太阳恒星的残骸,它距离地球3000光年,邻近天鹅星座,被称为NGC 7027,具备形成这种神秘分子的条件。这一发现证明氢化氦实际上可存在于太空中,证实了我们对早期宇宙化学基本认识的一个关键部分,以及它在数十亿年的时间里如何演变成现今的复杂化学物质。研究结果发表在本周出版的《自然》杂志上。

  美国加州硅谷SOFIA科学中心主管哈罗德·约克(Harold Yorke)说:“氢化氦分子潜伏在NGC 7027行星星云,但是我们需要正确仪器在合适位置进行观测,SOFIA天文台能够完美地做到这一点。”

  现今宇宙充满着大型、复杂天体结构,例如:行星、恒星和星系,但在130多亿年前,大爆炸之后的早期宇宙非常炽热,所有存在的仅是几种类型的原子,主要是氦和氢,当原子结合形成第一种分子时,宇宙开始冷却下来并开始诞生恒星。科学家推断氢化氦是第一个原始分子。

  一旦冷却开始,氢原子可以与氢化氦相互作用,导致氢分子产生,它促进宇宙第一颗恒星的诞生。恒星继续孕育各种宇宙化学元素,但是科学家在太空中找不到氢化氦,直到现今化学元素诞生的第一步骤仍未得到证实。

  研究报告作者、德国马克斯普朗克射电天文学研究所罗尔夫·盖森(Rolf Guesten)说:“几十年以来,星际空间中缺少氢化氦存在的证据一直是天文学研究难题。”

  氢化氦是一种精密分子,氦自身是一种稀有气体,因此它不太可能与任何其它原子结合。1925年,科学家在实验室里诱导氦与氢离子共用一个电子,最终创造出氢化氦。

  20世纪70年代末,研究行星星云NGC 7027的科学家认为,这种环境可能正好适应形成氢化氦。衰老恒星产生的紫外线辐射和热量创造了氢化拟形成的最佳条件,但是他们的观察结果并不具有决定性。随后的研究暗示氢化氦可能存在于行星星云NGC 7027,但是这个神秘分子仍未被发现。使用的太空望远镜并不具备特定技术从行星星云NGC 7027中其它混合分子识别出氢化氦的信号。

  2016年,科学家开始考虑用SOFIA天文台进行观测,它距离地面4.5万英尺,在地球大气干扰层进行观测,它具有一个优势——每次飞行后都会返回原点位置。SOFIA项目副主管纳西姆·朗瓦拉(Naseem Rangwala)说:“我们能够更换仪器,并使用最新技术,这种灵活性可使我们改善观测结果,并对科学家期望得到的最紧迫问题做出回应。”

  近期,SOFIA天文台的“德国太赫兹接收器(GREAT)”进行了升级,新增了勘测氢化氦的特定通道,该仪器的工作原理像一台无线电接收器。科学家能够调谐正在搜寻分子的频率,就像将调频收音机调谐至正确频率一样,当SOFIA在夜空勘测时,科学家们希望能够实时读取GREAT仪器数据,最终发现了氢化氦信号。

  盖森说:“首次在SOFIA观测数据中发现氢化氦,这是非常令人兴奋的事情。这对长期太空探索带来一个美好结局,消除了人们对早期宇宙潜在化学成分的误解。”(叶倾城)

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