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終於在太空中找到氧分子

2011/08/06 | | 標籤:

赫歇爾太空大型望遠鏡和最先進的紅外探測器首度為我們證實了:在太空中也發現氧分子,這是在獵戶座恆星形成區中的新發現。

單一原子氧在太空中很常見,尤其在大質量恆星的周圍。但是氧分子,也就是構成我們所呼吸空氣約20%的氣體,過去一直和天文學家玩著捉迷藏,直到這回才現身。

赫歇爾計劃首席科學家,本篇論文的主要作者Paul Smith說:「氧氣這種氣體在1770年代時便已發現,但終於能肯定地說,這個非常簡單的分子,在太空裡真的存在,卻花了我們230年」,該團隊的最新 發現即將刊載於Astrophysical Journal。

幾十年來,天文學家為了搜尋難以捉摸的太空氧分子,用上了熱氣球搭載的偵測儀器,地面和太空望遠鏡。2007年,瑞典的奧丁望遠鏡對氧分子曾有過驚鴻一瞥,但再次確認卻一直沒消息。

這次發現氧分子的Goldsmith和他的同事認為,氧氣是被鎖在水冰裡,被微小塵埃微粒包覆住。赫歇爾望遠鏡在獵戶座星雲探測到的氧,是冰顆粒受暖於星光後,釋放出水所形成。冰變成水,轉換成氧分子。

這次的發現可能可以說明太空中還有一些氧可能藏身何處,論文作者Goldsmith說:「這次,我們並沒有發現大量的氧分子,並且也還沒搞懂,這回觀測到氧分子的這個所在處,到底有何特別,所以,目前為止,宇宙還是對我們謹守著許多不透露的秘密。」

Goldsmith團隊計劃繼續往其他的恆星形成區去尋找氧分子。

氧在宇宙常見元素榜上排名第三。它的分子形式在太空中必然豐富,華府總部的赫歇爾計畫科學家表示,赫歇爾望遠鏡是探測這個未解之謎的有力工具,它是個 創新的工具,為天文學家提供了一個最佳指示器,能在一套新的不同波長中查看,究竟誰能洩露出氧分子訊跡何藏。(Lauren譯)


下圖圖說:太空氧不再音訊渺茫


鄰近於獵戶座星雲的恆星形成中心,在一塊氣體塵埃密集區裡,赫歇爾望遠鏡發現了 – 氧分子。

天文學家終於在太空中找到了氧分子獨特的訊跡(signature),這種氧分子正是我們在地球上每天所呼吸空氣的組成成分之一。雖然在赫歇爾太空望 遠鏡的觀測中,仍未解答為什麼宇宙裡的氧分子一直如此罕見,不過這個最新觀測成果,倒是對於為甚麼過去一向以來,氧分子從不肯在宇宙裡現身,提供了一些線 索。

天文學家認為,可能是新生恆星溫熱了附近的冰微粒(icy grain),釋放出水,然後水轉換為氧。但至於為何在同一塊氣體塵埃雲裡的其他部分,卻並未檢測到氧分子呢?或許是因為那裏的氧仍被鎖在冰微粒裡。

圖片的放大區裡顯示的是,氧分子在藝術家筆下的概念圖,其中,兩兩相連的球體表現的是:兩顆氧原子結合在一起變成一個氧分子。背景中的獵戶座星雲由NASA的史匹哲太空望遠鏡於紅外光波段中拍攝。


下圖圖說:獵戶座星雲裡的氧

圖中彎彎曲曲的線條,或者又稱為「譜線」,表現的是氧分子的訊跡,由赫歇爾太空望遠鏡在獵戶座星雲發現。

  本圖說明了天文學家終於在太空裡發現了氧分子! 位置就在獵戶座星雲核心附近的恆星形成區中。早先已有人提出氧分子可能存在,但直到這次才藉由赫歇爾太空望遠鏡觀測獲得明確證實。圖中彎彎曲曲的線條,或 者又稱為「譜線」,表現的是氧分子的訊跡,由赫歇爾太空望遠鏡在獵戶座星雲發現。

赫歇爾太空望遠鏡上的遠紅外線外差儀器,一部分是由NASA的JPL(噴氣推進實驗室,位於加州帕薩迪納)所開發的,這次,它被用來將獵戶座星雲一塊 特定區域所發出來的光線,在次毫米波中將它進一步又拆分成好幾個不同的波長(如圖,270, 390和 620 micron: 微米)。天文學家使用這種叫做光譜圖的圖形來表達這些訊息,也呈現出分子所特有,像人類有「指紋」一樣的特徵。譬如,這次以氧分子為例來說,他們辨識出三 個氧分子所具有的獨特指紋,參見如頻譜圖所示。三線條呈現出不同的波長範圍,屬於氧分子訊跡的又以粉紅色加以標示。獵戶座星雲是由NASA的史匹哲太空望 遠鏡於紅外光波段中拍攝。圖片來源: ESA/NASA/JPL-Caltech

資料來源:轉載自中研院天文網

引用自臺北天文館之網路天文館網站

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