終於在太空中找到氧分子

2011/08/06 |

太空天文

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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

　　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