天文謎團破解 太空中發現氧分子(圖)

2011-08-03 20:21

這張圖像讓我們一窺這一神秘區域，此處數以千萬計的恆星正在形成。這張圖像由美國宇航局哈勃空間望遠鏡的先進巡天相機（ACS）拍攝，這是迄今人類拍攝的獵戶座大星雲這一區域的最清晰圖像。這張照片中一共可以看到超過3000顆大小各異的恆星，其中一些在可見光波段從未被發現過。獵戶座大星雲距離地球約1500光年，是距離地球最近的恆星新生區。天文學家們用了520張用5種不同波段拍攝的圖像合成了這張照片。同時在合成工作中也加入了地面望遠鏡的觀測數據。圖像的覆蓋面積大約相當於一個滿月，合成這一圖像所需的照片大致拍攝於2004至2005年之間。

歐洲空間局所屬赫歇爾空間望遠鏡在一個近鄰恆星新生區中找到了氧分子的蹤跡。這是首次確定在太空中探測到氧分子的存在。這一重要的成果為長期以來的尋找畫上了一個圓滿的句號，但是依然留給我們諸多尚需回答的疑問。

這次發現的氧分子位於獵戶座恆星新生區。長期以來天文學家們便已經知道在太空中很多溫暖區域存在氧原子，然而長久以來對於太空中氧分子的搜尋卻一直是一無所獲。

即便是氧原子的含量，觀測到的數值也遠遠低於理論預計。著甚至有了一種專門的說法，即氧的「含量懸疑」，簡單的說就是這樣一個問題：太空中的氧究竟隱藏在星雲何處？

美國宇航局的亞毫米波天文衛星(SWAS)和瑞典的奧丁探測項目(Odin)一直以來致力於在太空中搜尋氧的蹤跡，並得出結論：宇宙中氧的丰度遠遠低於預期。

對此的一種解釋認為氧原子會附著在宇宙中凍結的細微塵埃顆粒上，並逐漸轉化為水冰，從而大量地消耗了宇宙中的氧原子含量。

如果這一理論不謬，那麼在一些溫度較高的區域，這些水就應該會蒸發，變成水汽形式，並允許氧分子出現並被探測到。

來自美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的赫歇爾項目科學家保羅·哥德史密斯(Paul Goldsmith)和一個國際天文學家小組使用赫歇爾望遠鏡的強大分辨力嘗試進行這方面的搜尋工作。

他們使用赫歇爾望遠鏡的HIFI遠紅外設備對準獵戶座，之所以選擇這裡是因為他們認為這裡是一個恆星新生區，大量新生的高溫恆星會加熱周遭環境，使四周的氣體和塵埃物質升溫。

在三個紅外波段上，「赫歇爾氧搜尋項目」都取得了成功。他們發現這一區域大約每100萬個氫分子中存在1個氧分子。

哥德史密斯表示：「這揭示了一部分氧分子的藏身之地，但是我們此次並未能發現大量的氧分子，也因此還不能瞭解我們所觀測的這一區域是否具有其他某些獨特的條件使其符合氧分子存在的條件。宇宙還有很多秘密等待回答。」

從元素丰度上來說，氧元素是宇宙丰度第三大元素，也是組成地球的主要成分之一。它充斥著我們的海洋，大氣層和岩石，並且對於生命形式的存在具有決定性的意義。

儘管還需要進一步的搜尋，但是歐空局的赫歇爾項目科學家古蘭·皮爾巴特(Göran Pilbratt)認為這一已經算是一個重大的進展。他說：「感謝赫歇爾望遠鏡，我們現在至少已經有了第一個確鑿的證據證明太空中確實存在氧分子。現在當然還存在許多問題需要解答，但是赫歇爾的強大觀測能力已經使我們有能力去回答這些問題。」