科學家們已經從哈勃觀測星際空間的繁雜線索中找到“明星分子”_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：田程偲

校譯：陳豔玲 陸寅楓 汪榮鑫 華子乾

編排：陶邦惠

原文鏈接：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/hubble-confirms-interstellar-buckyballs/

科學家們已經從哈勃觀測星際空間的繁雜線索中找到”明星分子”—— 離子化的巴克敏斯特富勒烯（巴基球）存在的證明。

由60個碳原子組成的富勒烯藝術想象圖。 最新研究發現了富勒烯存在於彌散星際介質中的證據。[NASA / JPL-Caltech]

備受關注的“明星分子”

C60+的正式名稱為“富勒烯”，非正式名稱為“巴基球”，它是一個由60個碳原子組成，以足球形狀排列的巨大分子。 在檢測到巴基球之前，我們在彌散星際介質中發現的最大分子最多隻含有三個比氫重的原子，因此巴基球的證實大大打破了已知分子大小的限制！

整合擴散性信號

是什麼構成了遍佈我們銀河系的稀薄氣體和塵埃，填補了恆星之間的空間？ 在地球實驗室設想可能的條件之外，我們的宇宙還可以形成哪些複雜的分子？ 這些分子在哪裏形成，它們是如何分佈在整個太空之中的？

七個深紅色恆星（頂部七條黑色線）和四個非偏紅主序星（底部四條線）的哈勃光譜。 頂部的紅線表示C60+的實驗室光譜。 與C60+相關的四個吸收特徵的位置用垂直虛線標記。[ Cordiner et al. 2019 ]

這些都屬於宇宙化學中的開放性問題。其中一個困擾了天文學家多年的難題是導致“彌散星際帶”的原因：數百個大範圍的吸收特徵出現在紅色恆星的光學到近紅外光譜中。

這些特徵不是由恆星本身引起的，所以它們一定是因為我們和恆星之間的彌散星際介質（ISM）吸收光而造成的。但是數百種混雜的特徵以及產生它們的未知條件使得識別彌散星際介質中存在的各個分子變得極其困難。

由Martin Cordiner（戈達德航天中心;美國天主教大學）領導的一項新研究展示了哈勃太空望遠鏡的觀測結果 ，從而降低了彌散星際帶探索對地球大氣層吸收特徵帶來的額外複雜性。11顆恆星的哈勃光譜帶提供了確認特殊分子--富勒烯存在於混沌星際介質中的證據。

紅色紅星（黑色，頂部）和非紅色恆星（灰色，底部）的平均光譜，大約有四個C60+的預測吸收特徵。 C60+的實驗室比較光譜為疊加在黑線上的紅線。

Cordiner和他的同事通過一種新穎的掃描技術獲得了七顆恆星的超高信噪比，這些恆星因為ISM的遮擋顯著變紅，而另外四顆恆星則沒有。 他們因此搜索了四個波長的吸收信號 ：9348,9365,9428和9577 並通過實驗室實驗預測這與C60+相關。

作者發現，在七顆紅色恆星的光譜中，有三條最強的吸收線顯示出了可靠的檢測，並且沒有發現另外四顆未被遮擋的恆星有這種吸收跡象。其中9348Å未檢測到有吸收特徵，但由於根據預測它的特徵信號應該非常弱，因此這一結果並不出乎意料。 另外，三條檢測線的相對強度也符合實驗室預測。

Cordiner和他同事的研究結果與預測的一致性提供了“巴基球”存在於彌散星際物質中的最強有力的證明。 這種檢測可以幫助我們分析彌散星際物質的其他組成部分，並幫助我們更好地理解複雜分子在極端和低密度的星際空間環境中存在的條件。

『天文時刻』 牧夫出品

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NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Processing: Kevin M. Gill