氧是維持生命的重要物質(zhì)。氧在宇宙中的豐度僅次于氫和氦，天文學(xué)家曾認(rèn)為氧氣在恒星間的空間內(nèi)普遍存在，但迄今一直未有人在銀河系外發(fā)現(xiàn)氧氣?，F(xiàn)在，中美科學(xué)家攜手，首次在銀河系外發(fā)現(xiàn)了氧氣。這些氧氣位于距地球5.6億光年的類(lèi)星體“馬卡良231”（Markarian 231）內(nèi)，也是科學(xué)家迄今在太陽(yáng)系外探測(cè)到數(shù)量最多的氧氣。
最新研究合作者、“中國(guó)天眼”（FAST）首席科學(xué)家李菂對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示：“搜尋星際分子，特別是氧氣這種對(duì)于天體生命學(xué)和星際物質(zhì)演化至關(guān)重要的分子，是射電天文學(xué)的重要前沿。最新研究是科學(xué)家首次在銀河系外發(fā)現(xiàn)氧氣，但氧氣在星際空間的含量為何普遍遠(yuǎn)低于預(yù)期仍是未解之謎?！?/p>
銀河系外氧氣首次“現(xiàn)形”
此項(xiàng)研究發(fā)表于最新一期《天體物理學(xué)》雜志，論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員王均智對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者介紹說(shuō)，他們?cè)凇榜R卡良231”星系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這些氧氣。“馬卡良231”位于大熊星座，距地球約5.6億光年，是離地球最近的類(lèi)星體。在該星系內(nèi)，氣體圍繞一顆超大質(zhì)量黑洞旋轉(zhuǎn)并變得很熱，發(fā)出明亮的光。
研究小組利用位于西班牙和法國(guó)的射電望遠(yuǎn)鏡，看到了2.52毫米波長(zhǎng)的輻射，這是氧氣存在的標(biāo)志。王均智說(shuō)：“這是人類(lèi)首次在銀河系外發(fā)現(xiàn)氧氣?！?/p>
據(jù)王均智介紹，為證明這些輻射源于氧氣，他們研究了許多能發(fā)出與檢測(cè)到波長(zhǎng)相似波長(zhǎng)的分子，發(fā)現(xiàn)除氧氣外，其他任何一種分子都未曾在太空中出現(xiàn)過(guò)。
是迄今探測(cè)到的最多氧氣
據(jù)美國(guó)《科學(xué)新聞》網(wǎng)站2月18日?qǐng)?bào)道，這也是科學(xué)家迄今在太陽(yáng)系外探測(cè)到的數(shù)量最多的氧氣。此前，天文學(xué)家僅在銀河系內(nèi)兩顆恒星形成云團(tuán)——獵戶座星云和蛇夫座星云內(nèi)觀測(cè)到氧氣。
天文學(xué)家們認(rèn)為，星際間氧氣之所以少見(jiàn)，是因?yàn)檠踉雍退肿觾鼋Y(jié)在塵埃顆粒上，鎖住了氧。但在獵戶座星云等恒星搖籃內(nèi)，明亮新生恒星發(fā)出的沖擊波會(huì)將水冰從塵埃上剝離，將氧原子“解救”出來(lái)，氧原子彼此相遇，從而形成氧氣。
但即便在獵戶座星云內(nèi)，氧氣的數(shù)量也很少，僅為其中氫氣數(shù)量的百萬(wàn)分之一。在“馬卡良231”內(nèi)，氫也占主導(dǎo)地位，但氧氣豐度是獵戶座星云內(nèi)氧氣豐度的100倍，位于星系盤(pán)外圍。
團(tuán)隊(duì)成員，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室天文學(xué)家保羅·戈德史密斯向《科學(xué)新聞》雜志介紹，一種可能的解釋是：“馬卡良231”經(jīng)歷了比獵戶座星云更強(qiáng)大的氧氣形成過(guò)程?！榜R卡良231”是一個(gè)高產(chǎn)的恒星工廠，產(chǎn)生新恒星的速度是銀河系的100倍，每年噴出氣體的總質(zhì)量為700個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，來(lái)自星系中心高速旋轉(zhuǎn)的氣體可能會(huì)撞進(jìn)星系盤(pán)內(nèi)的氣體中，將水冰從塵埃顆粒上剝離，從而形成氧氣。反過(guò)來(lái)，氧氣也使該星系保持活躍：分子發(fā)出的輻射有助氣體冷卻，使其中一些氣體更容易塌縮并在星系內(nèi)產(chǎn)生更多新恒星。
氧氣含量遠(yuǎn)低于預(yù)期仍是未解之謎
李菂強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“搜尋星際分子，特別是氧氣這種對(duì)于天體生命學(xué)和星際物質(zhì)演化至關(guān)重要的分子，是射電天文學(xué)的重要前沿。在接近半個(gè)世紀(jì)的空間射電分子搜索歷程中，迄今僅有的幾次成功探測(cè)都在銀河系以內(nèi)?！?/p>
李菂解釋道，由于地球大氣會(huì)吸收氧氣，因此，地面上無(wú)法觀測(cè)銀河系內(nèi)的任何氧氣，所以，對(duì)于銀河系內(nèi)的氧氣搜尋都用空間望遠(yuǎn)鏡來(lái)進(jìn)行，本世紀(jì)初，終于有3臺(tái)空間望遠(yuǎn)鏡在銀河系內(nèi)的恒星形成區(qū)內(nèi)探測(cè)到了極微弱的氧氣信號(hào)。
王均智表示，銀河系外星系中的氧氣發(fā)出的信號(hào)，在具有一定紅移的前提下，由于多普勒效應(yīng)，可以穿透地球大氣，進(jìn)而通過(guò)地面大型望遠(yuǎn)鏡設(shè)備進(jìn)行探測(cè)。
他進(jìn)一步解釋道：“但由于這些氧氣信號(hào)十分微弱，從上個(gè)世紀(jì)八十年代開(kāi)始，有多個(gè)小組進(jìn)行嘗試，最終都空手而回。近二十年來(lái)，隨著天文探測(cè)等技術(shù)的進(jìn)步以及新望遠(yuǎn)鏡設(shè)備的建成，我們可以探測(cè)到比上個(gè)世紀(jì)弱十倍以上的信號(hào)，同時(shí)，我們還通過(guò)分析，選擇了可能導(dǎo)致氧氣豐度增加的星系‘馬卡良231’，結(jié)果成功探測(cè)到氧氣?！?/p>
王均智表示：“此項(xiàng)研究為利用氧氣的觀測(cè)進(jìn)行核區(qū)劇烈活動(dòng)對(duì)宿主星系的反饋研究打開(kāi)了一扇新窗口?！?/p>
李菂最后指出：“氧氣在星際空間的含量為何普遍遠(yuǎn)低于預(yù)期仍是未解之謎，有待科學(xué)家們進(jìn)一步探索?！?/p>
本報(bào)記者 劉 霞
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
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