作者:肖洁 来源:中国科学报 发布时间:2020/11/18 21:29:34
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星际介质中神秘紫外消光峰来源有新解

 

近日,中国科学院大学教授苏刚团队基于氢化的T碳分子团簇提出新模型,对困扰人们半个多世纪的银河系星际介质中2175埃紫外消光峰的物理来源给出新解释,理论结果与实验观测非常吻合,相关研究成果近日发表于《皇家天文学会月刊》。
 
1965年,美国马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的科学家Theodore P. Stecher利用探空火箭,测量了5个恒星1200至3000埃的紫外波段消光光谱,首次观察到波长为2175埃的消光峰。随后,大量观测证实,银河系数十个星系中普遍存在2175埃的消光峰,这种神秘的消光峰甚至存在于类星体中。但是,半个多世纪以来,2175埃消光峰的确切物理来源仍是一大谜题。
 
苏刚团队通过研究提出了一个混合物模型,指出星际介质中的2175埃紫外消光峰可能与氢化的T-碳分子团簇密切相关。
 
T-碳是几年前苏刚团队提出的一种新型碳同素异构体,是通过将金刚石中每个碳原子替换为碳四面体得到的碳的新结构,已有不止一家实验室成功将T-碳制备出来。国内外大量研究发现,T-碳在储氢、锂电池、热电、光催化、超导等领域都具有很好的应用前景。
 
T-碳的紫外吸收峰位于2250埃,十分接近2175埃。苏刚团队进一步计算发现,T-碳比较容易在负压环境中形成,这意味着T-碳及其碎片可能易于在星际空间中以某种形式存在。考虑到星际空间充满了氢,研究人员认为星际空间中的T-碳也可能会以氢化的分子或团簇形式存在,从而形成氢化的T-碳(HTC)分子(C40H16)或团簇。HTC作为新的碳物质,目前尚未在实验室中合成。
 
苏刚团队计算了HTC分子的紫外吸收光谱,发现在2175埃处HTC分子具有非常明显的吸收峰。他们提出了一个基于HTC分子的混合物模型,计算表明,HTC分子团簇混合物在2175埃处仍具有显著吸收峰。此外,模型也考虑了铁橄榄石(Fe2SiO4)、顽火辉石(MgSiO3)和石墨等星际介质的紫外吸收光谱。
 
通过线性组合HTC分子团簇混合物、石墨、MgSiO3和Fe2SiO4的紫外吸收光谱,苏刚团队发现,在银河系中任选六个星系,其紫外消光曲线按此模型都可以被很好地拟合出来。因此,该研究或有助于解开2175埃消光峰这一半个多世纪的重要谜题。
 
 
       
 
图说:银河系星际介质中对2175埃消光峰有贡献的组成成分示意图。背景是由美国宇航局和欧洲太空局的哈勃太空望远镜拍摄的星云图(已获许可)。
 
论文相关信息:DOI: 10.1093/mnras/staa2061
 
 
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