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记者 | 潘金花

大爆炸之后的世界,是否真的如咱们所想,由氦与氢磕碰后构成了恒星、行星、甚至地球上的全部生命?科学家在一架改装后的波音747上找到了必定的答案。

4月17日,《天然》杂志宣布了一项天体物理学重要效果,科学家初次在太空中检测到了被以为是世界首个分子键的氦合氢离子HeH+,为一项长达几十年的研讨画上了满意的句号。

在天体物理学研讨中,氦与氢被以为是世界大爆炸后最早构成的原子,它们磕碰后构成的世界首个化学反应产物HeH+被以为是世界演化的一个重要起点。研讨团队在《天然》杂志中这样描述这一发现:“虽然HeH+关于今天的地球含义有限,但正是这个离子敞开了世界的全部化学反应。”

早于氢分子呈现的HeH+被以为是世界中最强的酸,能够与任何与其磕碰的物质结合,触发新分子的构成。1925年,科学家初次在实验室证明了HeH+的存在,1970年代末,科学界开端讨论这个奥秘离子存在于近域等离子体天体的或许性。科学家以为,恒星诞生前与衰亡后的星云状况与前期世界的条件附近,有较大或许发现HeH+,但他们一向未能在太空中检测到它的存在。

现在,科学家总算在距地3000光年的NGC 7027星云找到了HeH+的踪影。NGC 7027星云坐落天鹅座,构成仅600年,中心是一颗刚开端冷却、温度仍极高的白矮星,向外胀大的气体壳层构成了星云。

其实早在1970年代,科学家就现已以为NGC 7027星云有望找到HeH+,但却迟迟未能揭开它的面纱。依据量子力学理论,分子均可发射特定波长的辐射,其物理量可供实验室丈量与核算,因而,科学家能够依据光谱学,使用分光计来确认HeH+的存在。

但由于HeH+发射的红外线波长处于极易被地球大气层水蒸气吸收的波段,地基望远镜无法满意观测需求,科学家必须在另一个当地捕捉HeH+的身影——天上。

为此次世界最远古分子键的成功检测立下大功的正是一架通过改装的波音747SP,它是一个平流层红外地理观测台(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy,简称SOFIA)。

SOFIA由美国国家航空航天局(NASA)与德国航空航天中心(DLR)协作缔造,其间装有直径2.7米(有用直径2.5米)的反射望远镜,可飞至38000英尺(11582米)至45000英尺(13716米)的高空,高于99%可吸收红外线的地球大气层。

飞机上的高分辨率分光计GREAT是检测HeH+的要害。GREAT的全称是“德国太赫兹地理接收器(German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies)”,可调查光谱规模为0.06-0.60毫米,适用于辐射波长为0.149毫米的HeH+。

在2016年5月的3次飞翔中,研讨团队将GREAT对准了NGC 7027星云,之后,团队对收集到的数据进行了具体的剖析,终究惊喜地发现了HeH+的存在,为地理学家一向以来对世界构成的了解供给了极具重量的佐证。

该研讨榜首作者、德国马克斯·普朗克射电地理研讨所地理学家拉尔夫·古斯滕(Rolf Güsten)表明,此次检测的准确率极高。他说,“假如无法在近域世界证明HeH+的存在,咱们对前期世界化学构成的了解便一向存在疑问,这一发现让这些疑虑云消雾散。”

在该研讨另一位作者、约翰·霍普金斯大学物理及地理系教授大卫·纽菲尔德(David Neufeld)看来,这一发现“震慑且美丽”,“哪怕可用的成分十分有限,只要氢和慵懒的氦,温度还高达上千摄氏度,这个软弱的分子仍然诞生了。”

布鲁塞尔自在大学的氦合氢离子范畴学者热罗姆·洛罗(Jérôme Loreau,未参加此次研讨)也对此激动万分,他说,“咱们总算找到了构成分子世界的其间一块柱石。”