天文大发现:宇宙第一分子终于找到了,凭借一款特殊望远镜

首张黑洞照片出炉,真实比渲染更有力量感

首张黑洞照公布9天后,又一个天文大事件来了——

天文学家终于在遥远星云中,发现宇宙诞生后形成的第一种分子:氢化氦

这一次不是全球同步召开发布会,而是NASA+Nature两大权威机构联手发表,就在美东时间4月18日。

氢化氦到底为何物?

所谓氢化氦HeH,就是氢原子与氦原子形成的化合物。

宇宙成分最多的两大元素:不管是宇宙大爆炸后30万年(氢76%,氦24%),还是138亿年后的今天(氢74%,氦23%)。

按道理,全宇宙最丰富的两大元素结合起来,形成的氦氢化合物——氢化氦,原本在广袤宇宙中应该非常普遍,至少很容易找到才是,但事实恰恰相反。

自宇宙大爆炸理论普遍接受以来,科学家一直希望能够在宇宙深处,尤其是在它最容易被发现的出生地——恒星诞生的气体云里,试图找到这种氦氢化物,但这一找就是数十年。

为啥这么难找?

尽管氢化氦分子结构HeH看起来很简单,但实则很挑剔。因为氦本身属于惰性元素,很难与其它种原子处得来,更别说稳定结合了。所以直到上世纪20年代,即1925年,科学家才在实验室里成功创造出这种分子来。

要想在宇宙里发现这种分子,更难之处在于:当天文望远镜探测寻觅时,氢化氦在被电子撞击后发出的光(电磁波),往往会被充斥宇宙的另一种分子(碳氢化合物)发出非常类似的电磁波信号覆盖了,所以想找到真是难上加难。

这次又是如何突破发现的?

非常发现,就需要非常仪器。



宇宙第一分子终于被找到了,如何发现的?凭借一款特殊望远镜_腾讯视频

这种新仪器就是我们曾经介绍过的特殊装备——架在波音747上的天文望远镜。

NASA旗下的同温层红外线天文台(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy),简称兼昵称:SOFIA 索菲亚。

全球最大最著名的高空望远镜携带一架2.7米直径的红外线望远镜,飞到13700米的同温层进行观测。

之所以这么干,最主要原因是同温层下面的对流层,含有地球大气层几乎所有的水蒸气,而这些水蒸气能够阻挡来自太空99%的红外光,地面天文望远镜大都没法精确捕捉红外光。

波音747架着全世界最牛的高空望远镜,正在探测……

而索菲亚属于同温层红外线天文台,最大特点就是飞到对流层之上,能够全频段观测红外光,这样一来就能够很好区分:氢化氦与其他波长非常相似的分子特征。

这次大发现正是大大依仗于索菲亚的特殊能耐,利用这个高空望远镜对准天鹅座的一个星云——距离我们3000光年远的行星状星云NGC 7027,就在我们银河系范围内,天文学家终于发现了氢化氦分子。

为何要从行星状星云里找宇宙第一种分子?

因为宇宙中的氢化氦分子,最可能存在的地方:恒星诞生的气体云当中,或者说是恒星死亡时排放的气体云——行星状星云。

最关键问题来了,发现氢化氦为啥重要?

简单来说,这次大发现解决了天文学界一个重要困惑,揭示了宇宙早期演化的关键一环。

我们知道,根据大爆炸理论,宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸,宇宙初期十分炙热,只有少数几种轻元素(氢氦)才存在。

等到大爆炸10万年后,氢、氦两种原子首次组成了宇宙第一种分子——氢化氦。

随着这种原始分子的形成,宇宙冷却下来,开始成形。当宇宙温度降下来时,氢原子又跟氢化氦形成互动,导致氢分子的形成。

随着氢分子不断聚合,逐渐形成了宇宙第一批恒星,恒星不断核聚变、演化,这样才造就了构成现今宇宙的所有元素,使得宇宙间充满了恒星、行星、星系等大型复杂结构。

看出来了吧,探究整个宇宙演化过程,尤其是从早期化学性质一路演化成现今的复杂结构,只有找到源头:宇宙第一种分子氢化氦,才是整个拼图的关键

幸好有了探索新利器,成了这把关键钥匙。

发现引力波、探知黑洞……全都离不开新利器。

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