星际有机分子 – 星明天文台

作者|刘少华

审核|董晨晖

编辑|贺柏翔

20世纪60年代，随着时代的变革与科技的进步，天文学也随之进入了一个快速发展的时代。宇宙微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子被统称为20世纪天文学上的四大发现，今天小星就给大家介绍下星际有机分子。

宇宙中广泛存在着星际有机分子(图片来源于网络)

星际分子可分为星际有机分子与星际无机分子，而星际有机分子指的是存在于宇宙空间中的有机分子，它的发现为宇宙中可能存在其他生命带来了希望。星际有机分子的发现有助于帮助人们了解星云及恒星的演变过程，是天文学的一个分支——星际化学的基础。

从19世纪起，天文学家们从观测中发现星际空间并不是真空的，而是存在着稀薄的物质。1930年美籍瑞士裔天文学家罗伯特·朱利叶斯·特朗普勒（Robert Julius Trumpler），通过对银河系中疏散星团的研究，认为之所以观测到遥远疏散星团的亮度低于预期且恒星显得更红的现象，是因为星际空间中普遍存在着星际尘埃引起的星际消光。星际物质中90%以上是气体，其余是尘埃微粒，温度通常在零下200摄氏度以下。1944年荷兰天文学家亨德里克·C·范德胡斯特（Hendrik C. van de Hulst）推断星际氢原子会发射波长21厘米的电磁波，1951年用射电望远镜证实了他的推断。

小麦哲伦星系中的富勒烯（图片来源于NASA）

由于星际物质非常稀薄，天文学家们起初认为星际气体都是单个原子或离子，星际分子是根本不可能存在的。1957年美国物理学家查尔斯·汉德·汤斯（Charles Hard Townes）指出了宇宙空间可能存在的17种星际分子，并提出探测它们的方法。随后，科学家们1963年探测到了羟基（-OH），1968年在银河系中心区探测到了氨（NH3）和水，1969年发现了甲醛（HCHO）。到1991年已经陆续发现了超过100种星际分子。

几种星际有机分子（图片来源于美国国家射电天文台）

从1963年应用射电天文方法检测星际有机分子获得成功以来，星际有机分子的研究有了很大的进步，但目前关于星际有机分子的形成过程及其化学演化还不十分清楚。一种理论认为星际有机分子是由非常稀薄的星际尘埃和气体经化学反应形成的，这在星际空间中经常发生，通常是由交互作用与宇宙线使分子发生电离形成的，这些带正电的质点会以静电力吸引邻近的中性粒子。这种反应也可以在中性的原子和分子之间发生，但进行地更慢。每种分子往往有几个以至上百个源，这些分子源分布在星际空间中物理条件不同的各个区域，如银心、电离氢区和中性氢区、星周物质、暗星、超新星遗迹和红外星附近等。星际分子的研究有助于人类对星云特性的深入了解,可以帮助揭开生命起源的奥秘，对于天体演化学、银河系结构、天体化学等都有重要意义。