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稀有空间分子指向恒星托儿所

蛇夫座Rho暗云是一个恒星形成区域,距离地球约400光年。插图显示了智利APEX望远镜探测到的罕见分子H2D+的光谱,覆盖在该地区的红外图像上。

天文学家绘制了宇宙云中一种罕见的分子类型的地图,这可能揭示恒星如何形成的秘密。

恒星由尘埃和气体组成。在恒星诞生之前,这些云是稠密且极冷的,导致大多数气体分子冻结在固体尘埃颗粒的表面,类似于水蒸气凝结在冷镜上。

这种冷凝过程发生在几乎所有的气体分子上,只留下少数仍处于气态。这些条件为剩余的气态分子之间的特殊化学反应的发展提供了空间,从而形成了罕见的分子种类H2D+和D2H+,它们是由氢原子(H)及其重变体氘(D)构建的。

在过去的十年里,这些特殊分子一直是许多观测研究的目标,但由于它们的形成量如此之小,很难观测到。

现在,一项使用阿塔卡马探路者实验(APEX)的新研究,用一种名为CHAMP+的特殊仪器从智利沙漠的一个原始位置进行了观测,绘制了蛇夫座罗云核心的分子分布图,蛇夫座罗云是一个距离地球约400光年的恒星形成区。

这些稀缺分子长期以来一直是天文学家的观测目标。

“这是因为它们的发射可以帮助天文学家了解恒星茧中的极端物理条件,”Emmy Noether研究小组负责人、德国马克斯·普朗克射电天文研究所的Parise说。“他们的研究对于理解恒星及其行星系统形成的过程至关重要。”

对这些特殊分子的观察也很困难,因为它们发射的光波长很短。发射的波长短于一毫米,因此被称为“亚毫米光”,位于一个频率窗口中,只有在最佳天气条件下,地球大气层才是透明的。

因此,这些观测需要位于最佳观测地点的最佳亚毫米望远镜,以及能够探测到这些微弱信号的灵敏仪器。

这有助于解释为什么大多数对这些分子的观测搜索“尤其是特别难以找到的D2H+”都没有成功。到目前为止,只有一次使用另一台亚毫米望远镜进行的探测,频率校准不确定。

这一新的观察结果带来了一个惊人的发现:正如研究团队所料,该分子不仅在核心最冷的中心被检测到,而且在一些侧面像素中也被检测到。这表明该分子的分布范围扩大了,而且不仅局限于核心的最内部区域。

这一发现是了解恒星形成的极端环境中发生的特殊化学现象的重要信息。这意味着尘埃颗粒中分子的冷冻非常有效,该团队将在未来几个月通过独立观测来证实这一结果。

帕里斯在一份声明中说:“这是对这种罕见分子在太空中存在的决定性证实。”“CHAMP+观测提供的关于其空间分布的信息为详细研究恒星形成早期阶段发生的化学和物理过程开辟了可能性。”


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