第1094章 山海世界(288)(1/1)
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星际分子即存在于星际空间的有机分子和无机分子。从19世纪起,天文学家们就观测到某些迹象,表明星际空间不是一片真空。1930年,美国天文学家特朗普勒(R.J.Trupler,1886年-1956年)通过对银河星团的研究,证实了星际之间的确存在星际物质。星际物质中90%以上是气体,其余是尘埃微粒,温度通常在零下200摄氏度以下,用光学望远镜根本观测不到。1944年,荷兰天文学家范德胡斯特(H.deHulst1918年-)根据相关理论推断星际氢原子会发射波长21厘米的电磁波。1951年,用射电望远镜果然探测到了这种辐射。由于星际物质非常稀薄,天文学家们起初认为星际气体都是单个原子或离子,分子是根本不可能存在的。1957年,美国物理学家汤斯(C.H.Townes,1915年-)指出了宇宙空间可能存在的17种星际分子,并提出探测到它们的方法。实际上,星际分子CH、CH+和早在几十年前就通过其在光学恒星光谱中的特征谱带被发现;而OH、H2O、H2CO、H、HH3和CO等分子则是在过去几年通过其在射电波段的谱线特征被探测到。随后,科学家们1963年在仙后座探测到了羟基(OH),1968年在银河系中心区探测到了氨(NH3)和水,1969年发现了甲醛(HCHO)。到1991年,科学家已经陆续发现了超过100种星际分子。此外,星际H2的光学探测也在近期被报道。
星际有机分子的发现有助于帮助人类了解星云及恒星的演变过程,同时也增大了外星生命存在的可能性,是如今天文学的分支——星际化学的基础。近年来,星际分子形成的问题重要性显着增强,这主要得益于在星际空间中探测到了多种多样的分子物种。因此它也被誉为“20世纪60年代天文学四大发现”之一。
星际有机分子主要存在于星际介质中,特别是在密集的分子云以及环绕原恒星、被称为热核或热星云的区域。
星际有机分子的研究是三大基础理论(天体演化,生命起源与物质结构)研究的一个重要交叉点。地球到底是不是宇宙中唯一存在高级生命的天体,这个问题是不能轻易地下结论的。因而需要深入研究各种类型的星际有机分子,去获取更多与更可靠的宇宙信息。星际有机分子和类星体,脉冲星,宇宙微波背景辐射构成了二十世纪六十年代天文学的四大发现。早在几十年前,星际分子CH、CH+、等已通过光学恒星光谱被发现。近年来,通过射电波段,又陆续探测到OH、H2O、H2CO、H、HH3、CO等多种分子,而H2则通过光学探测被发现。加拿大河茨拜格天体物理研究所的学者们在金牛座的星际云中发现了一种九个原子的有机分子,分子式为H,分子量达99。这种含有长碳链的直链分子,结构比较复杂,接近于有机化合物,至今(2010年),地球上天然化合物中尚没有发现它的存在。
后来,英国化学家克罗托等人在1977年5月用人工方法合成了它。后来,加拿大阿尔贡天文台报道,又发现了一种十一个原子的星际分子氰基辛炔H。结构式为:HC≡C-C≡C-C≡C-C≡。这是人类所发现的最重的星际有机分子,它的分子量已达到123。当前,对富含复杂有机分子的‘热核’的观测成为研究重点。热核是具有丰富有机分子辐射的分子云核,具有高温气体和致密结构特征。目前在星际空间中探测到的有机分子,绝大部分处在热核中,因此热核堪称高效的宇宙‘化工厂’。重点考察了其中3种复杂有机分子——含氮有机分子乙基氰、含氧有机分子甲酸甲酯和甲醇。该研究首次系统地发现热核中普遍存在的氮氧分离现象,这为开展地球‘碳亏损’研究提供了依据。当然,随着科学的发达,星际有机分子的记录还会不断刷新。
星际有机分子主要存在于星际介质中的密集分子云,以及围绕原恒星、被称为热核或热星云的区域。这些区域是宇宙中高效的“化工厂”,绝大多数在星际空间探测到的复杂有机分子都存在于热核中。
星际分子通过其产生的特征光谱被探测。早期发现的分子如CH、CH+、是通过它们在光学波段的吸收谱线在恒星光谱中被识别的,而近年来发现的大量分子如OH、H2O、HH3、CO等则主要通过它们在射电波段的谱线特征被探测到。某些复杂有机分子如乙基氰、甲酸甲酯、甲醇的谱线通常在较高密度和温度条件下才能被激发,因此它们常作为热核分子探针使用。
星际空间中的复杂有机分子与恒星形成、生命起源等重大问题息息相关。开展宇宙复杂有机分子研究,对富含有机分子的热核进行观测,是研究天体化学、大质量恒星形成及宇宙生命起源的基础。热核是具有丰富有机分子辐射的分子云核,具有高温气体和致密结构特征。目前在星际空间中探测到的有机分子,绝大部分处在热核中,因此热核堪称高效的宇宙“化工厂”。由于星际空间中复杂有机分子与生命前化学息息相关,开展宇宙复杂有机分子研究可以增进人们对天体化学的理解,进而为大质量恒星形成、宇宙生命起源研究提供有力支撑。
研究星际有机分子产生机制并探究宇宙生命起源是SKA的主要科学目标之一。该研究首次系统地发现热核中普遍存在的氮氧分离现象,这为开展地球“碳亏损”研究提供了依据。