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什么是星系际分子?它对观测宇宙有什么用处?


什么是星际分子?

什么是星系际分子?它对观测宇宙有什么用处?

长期以来天文学家一直以为,在苍茫宇宙空间,除了恒星、恒星集团、行星、星云之类的天体物质外,再也没有什么别的物质了。直到20世纪初,人们还把星际空间看作一片真空,后来终于发现,在星际空间充满了各种微小的星际尘埃、稀薄的星际气体、各种宇宙射线以及粒子流。

什么是星系际分子?它对观测宇宙有什么用处?

人类最早用光学方法发现了星际存在物质。1937年,有人在恒星光谱上发现

了某些分子的吸收线,因为恒星上的高温会破坏分子,所以从遥远星球上射来的光线,在传播过程中会被某种星际物质所吸收。在观测中还发现星光通过星际空间有变红的现象,这说明星际有尘埃存在。到了40年代,科学家已经在恒星光谱中确认出了由星际空间中的

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甲川分子

甲川分子、

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氰基分子

氰基分子和

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甲川离子

甲川离子分子产生的光谱线。在50年代,随着射电天文学的发展,本来有可能发现更多种类的星际分子,但当时的科学家们普遍认为,在星际空间的物理条件下,即使能形成复杂的分子,也会立即被恒星发出的强烈紫外辐射所摧毁。60年代,天文学界发生了一件轰动世界的大事,那就是终于发现了星际分子。

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1968年,美国的一个物理学家小组采用大型射电望远镜,在银河系中心区发现了氨的分子。后来,人们又发现了水蒸气分子。

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它们的数量很多,在尘埃云的后面形成了体积巨大的分子云。不久,天文学家又发现了一种比较复杂的有机分子——甲醛。在地球上,甲醛常被用来保存动物的标本和尸体。它的分布十分广泛,不仅在银河系中心区域有,在猎户座大星云和其他区域都有。

什么是星系际分子?它对观测宇宙有什么用处?

此后,人们利用射电望远镜又陆续探测到更多的星际分子,其中有无机分

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子,也有有机分子,如羟基、一氧化碳、氰化氢、甲醇、乙醛、丙炔脂、甲胺等等。

到80年代为止,共发现有80多种星际分子。在这里最值得一提的是,1965年,有人在猎户座大星云中发现羟基分子的一条谱线特别明亮,谱线宽度又非常窄,而且在短时间内强度变化很大。如果说这是由于热辐射造成的,那么辐射源的温度应为1013K;而从谱线宽度上看,热源的温度只有几十K。

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这是为什么呢?后来人们从激光器的产生中得到了启发,意识到这可能是一种微波激发射,即“脉塞”现象。在星际空间中,存在着天然的微波量子放大器,它能把气体分子激发到同一个高能级,然后这些处于高能级的分子又一起回到低能级,同时放出大量光子,释放的能量非常大。然而,究竟是什么力量造成大量的分子“反转”,即一起激发到高能级呢?其原因现在还没有弄清楚。

什么是星系际分子?它对观测宇宙有什么用处?

观察和研究星际分子,在天文学上有极其重要的意义。我们知道,构成生命的基础是蛋白质,而蛋白质的主要部分就是氨基酸分子。它是一种有机分子。尽管人们还没有在宇宙中直接观测到氨基酸分子,但是科学家们在地面实验室里模拟太空的自然条件,已经用氢、水、氧、甲烷以及甲醛等有机物合成了几种氨基酸。既然

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合成氨基酸的原料在星际分子云中大量存在,那么宇宙空间中也就一定存在着氨基酸分子。有了氨基酸分子,只要环境适当,就有可能转化为蛋白质,进一步发展为有机生命。

科学家们在探测中发现,由于星际云中尘埃起着保护作用,星际分子才能摆脱高温恒星发出的紫外线的强烈轰击而存在下来。它们彼此进一步发生各种化学反应,就逐渐形成了由几个甚至十几个原子构成的更复杂的分子。然而,使科学家感到困惑的是,有些星际分子竟是地球环境中找不到的,甚至在实验室里也无法得到。这些地球上不存在的星际分子,在太空中究竟起什么作用呢?它们有哪些物理、化学特性呢?这些问题还是一个谜,

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