科学家最新发现宇宙形成时的第一种分子

       当宇宙处于非常年轻的阶段，仅有少数类型原子存在。科学家认为在大爆炸之后的10万年，氢和氦首次结合成为叫做氢化氦的分子，它应该保存在现代宇宙的某些部分，但它从未在太空中被发现，一直到现在。

 

　　据美国宇航局网站报道，经过数十年的探索，宇宙中形成的第一种分子首次在太空中被发现。科学家利用全球最大的空载天文台——美国宇航局“平流层红外天文观测台（SOFIA）”进行勘测，当它飞越地球上空时，利用其灵敏勘测仪器对宇宙进行观测。

 

　　当宇宙处于非常年轻的阶段，仅有少数类型原子存在。科学家认为在大爆炸之后的10万年，氢和氦首次结合成为叫做氢化氦的分子，它应该保存在现代宇宙的某些部分，但它从未在太空中被发现，一直到现在。

 

　　SOFIA天文台在一个行星星云中发现现代氢化氦，行星星云是类似太阳恒星的残骸，它距离地球3000光年，邻近天鹅星座，被称为NGC 7027，具备形成这种神秘分子的条件。这一发现证明氢化氦实际上可存在于太空中，证实了我们对早期宇宙化学基本认识的一个关键部分，以及它在数十亿年的时间里如何演变成现今的复杂化学物质。研究结果发表在本周出版的《自然》杂志上。

 

　　美国加州硅谷SOFIA科学中心主管哈罗德·约克（Harold Yorke）说：“氢化氦分子潜伏在NGC 7027行星星云，但是我们需要正确仪器在合适位置进行观测，SOFIA天文台能够完美地做到这一点。”

 

　　现今宇宙充满着大型、复杂天体结构，例如：行星、恒星和星系，但在130多亿年前，大爆炸之后的早期宇宙非常炽热，所有存在的仅是几种类型的原子，主要是氦和氢，当原子结合形成第一种分子时，宇宙开始冷却下来并开始诞生恒星。科学家推断氢化氦是第一个原始分子。

 

　　一旦冷却开始，氢原子可以与氢化氦相互作用，导致氢分子产生，它促进宇宙第一颗恒星的诞生。恒星继续孕育各种宇宙化学元素，但是科学家在太空中找不到氢化氦，直到现今化学元素诞生的第一步骤仍未得到证实。

 

　　研究报告作者、德国马克斯普朗克射电天文学研究所罗尔夫·盖森（Rolf Guesten）说：“几十年以来，星际空间中缺少氢化氦存在的证据一直是天文学研究难题。”

 

　　氢化氦是一种精密分子，氦自身是一种稀有气体，因此它不太可能与任何其它原子结合。1925年，科学家在实验室里诱导氦与氢离子共用一个电子，最终创造出氢化氦。

 

　　20世纪70年代末，研究行星星云NGC 7027的科学家认为，这种环境可能正好适应形成氢化氦。衰老恒星产生的紫外线辐射和热量创造了氢化拟形成的最佳条件，但是他们的观察结果并不具有决定性。随后的研究暗示氢化氦可能存在于行星星云NGC 7027，但是这个神秘分子仍未被发现。使用的太空望远镜并不具备特定技术从行星星云NGC 7027中其它混合分子识别出氢化氦的信号。

 

　　2016年，科学家开始考虑用SOFIA天文台进行观测，它距离地面4.5万英尺，在地球大气干扰层进行观测，它具有一个优势——每次飞行后都会返回原点位置。SOFIA项目副主管纳西姆·朗瓦拉（Naseem Rangwala）说：“我们能够更换仪器，并使用最新技术，这种灵活性可使我们改善观测结果，并对科学家期望得到的最紧迫问题做出回应。”

 

　　近期，SOFIA天文台的“德国太赫兹接收器（GREAT）”进行了升级，新增了勘测氢化氦的特定通道，该仪器的工作原理像一台无线电接收器。科学家能够调谐正在搜寻分子的频率，就像将调频收音机调谐至正确频率一样，当SOFIA在夜空勘测时，科学家们希望能够实时读取GREAT仪器数据，最终发现了氢化氦信号。

 

　　盖森说：“首次在SOFIA观测数据中发现氢化氦，这是非常令人兴奋的事情。这对长期太空探索带来一个美好结局，消除了人们对早期宇宙潜在化学成分的误解。”