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宇宙大爆炸中最早形成的一种离子分子被发现?别被骗了

来源:光明网2019-05-15 13:47

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  前段时间,英国《自然》杂志上的一篇文章称,科学家们首次在行星状星云NGC7027中检测到了氦合氢离子(HeH+),一时间激起了大家的好奇心,小天也不例外。HeH+被称为是宇宙婴儿时期最早形成的一种离子分子,人们对它有着很强的探索欲,那么它到底是个啥?这次发现有什么意义?小天请来了国家天文台陈学雷研究员,说说HeH+那些事儿。

  要说HeH+,我们就得先说说宇宙大爆炸。在我国古代的传说中,盘古用一把巨斧劈开天地,而西方也有着创世纪的神话故事,但宇宙大爆炸理论告诉我们,既没有盘古的存在,创世纪也只是人们的遐想。宇宙大爆炸理论是现代宇宙学中最有影响的一种学说之一,138亿年前,宇宙由一个致密炽热的奇点大爆炸后膨胀而形成,当时其中只有几种原子,它们主要是氦和氢,那么HeH+怎么形成的呢?

宇宙大爆炸中最早形成的一种离子分子被发现?别被骗了

宇宙大爆炸模拟图 图片来源:网络

  陈学雷介绍道:“当大爆炸过去一段时间后,氦原子和氢离子开始结合,最终形成了HeH+。但这次发现的HeH+并不是在大爆炸中诞生的,也与大爆炸中的HeH+形成机制不同,有一些媒体报道认为发现它有助于人类了解生命起源,两者是没有较大关系的。”

  虽然这次是在宇宙中第一次检测到HeH+,但早在1925年研究人员便首次在实验室内证明了HeH+的存在。这么多年过去了,检测它的难度到底在哪儿?陈学雷表示,第一是因为HeH+存在的并不多,第二是它不稳定。那么这次发现HeH+的行星状星云NGC7027有什么不一样呢?陈学雷说道:“我们都知道太阳最后会变为红巨星,当红巨星继续膨胀就会变成行星状星云,残留下来的内核就是我们能看到的白矮星。白矮星紫外线辐射非常高,可以电离出H+,与He形成HeH+。”

宇宙大爆炸中最早形成的一种离子分子被发现?别被骗了

行星状星云NGC7027,图片中心偏左位置白色区域是一颗白矮星 图片来源:H. Bond (ST ScI) ,NASA

  对于这次的发现小天还有一个非常好奇的地方,那就是SOFIA(平流层红外天文台)。以往我们知道的望远镜大部分建在地面上,或者发射到太空中,从来没有见过用一架飞机作为一个天文台来观测,陈学雷研究员也就此为小天解答了疑惑。

  他表示,地面上的望远镜是在可见光和无线电波段进行观测,而发现HeH+需要在红外线波段进行观测,最简单的是发射一颗卫星,但造价却十分高昂。早先科学家们在高山上建望远镜,避开了低层浓密大气对来自天体的红外辐射的吸收,得以在红外线波段进行观测,后来则产生了用飞机进行观测的想法,SOFIA就此诞生。

宇宙大爆炸中最早形成的一种离子分子被发现?别被骗了

SOFIA 图片来源:网络

  陈学雷介绍道:“SOFIA实际是一架改装过的波音747SP喷气客机,它携带一台直径约为2.5米的望远镜,是NASA和德国宇航中心(DLR)的联合项目。我们知道抖动对观测的影响很大,飞机在飞行过程中不可避免会有抖动,所以能够平稳的进行观测,SOFIA是非常优秀的。”

  最后,敲黑板啦!小天来做个总结,HeH+被认为是宇宙演化的重要标记之一,能够在太空中发现是不容易的,但这次发现的HeH+不是在宇宙大爆炸中产生的,也不太能帮助我们了解人类起源~

  受访专家

  陈学雷,中国科学院国家天文台研究员,宇宙暗物质暗能量团组首席科学家,星系宇宙学部副主任,博士生导师,中国科学院大学岗位特聘教授。

  轮值主编:姜晓军(国家天文台研究员)

  撰稿:蔡琳

[ 责编:武玥彤 ]
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