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布基球解开宇宙光百年之谜

更新:2015年08月09日 阅读次数: 【字体:

 布基球

漂浮在恒星际空间的碳笼如今被证明是造成宇宙光特征的原因,而这一特征已经让天文学家困惑了将近百年。

1919年,美国加利福尼亚大学利克天文台研究生Mary Lea Heger注意到,由某些恒星释放出的一些特定波长的光会变得暗淡,而这似乎与恒星本身无关。随着越来越多地发现此类特征,天文学家将其归因于星际气体中的分子在光线前往地球的路途上吸收了它们的波长。科学家进而将这些区域称为星际弥散带(DIB)。目前,天文学家已经在银河系及周边星系中发现了约400个DIB。

尘埃颗粒、碳链,甚至漂浮的细菌都成为了解释这种特征的候选因素,但它们都缺乏站得住脚的证据。如今,对在与空间类似的条件中布基球——由60个碳原子构成的中空的足球状分子——光吸收进行的一项实验室分析,提供了与1994年观测到的DIB直接匹配的证据。它们也成为了第一个得到解释的DIB。

这一发现为鉴别漂浮在星际空间的其他分子敞开了一扇大门。因发现布基球而与同事Robert Curl、Richard Smalley分享1996年度诺贝尔化学奖的英国化学家Harry Kroto表示:“对我而言,这是一篇年度科学论文。”

研究人员在7月15日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

这项最新研究的作者之一、瑞士巴塞尔大学化学家John Maier介绍说,自从布基球在1985年设计用来模拟富含碳的衰老恒星上气体流动的试验中被偶然发现以来,科学家一直希望能够在太空中找到它们。

然而直到2010年,美国宇航局(NASA)的斯皮策红外线空间望远镜才首次在一颗白矮星的残骸中发现了布基球。但早在1993年,Maier的研究团队已经测量了被布基球吸收的光波长,并且天体物理学家迅速发现了同宇宙中的DIB模式的一种试验性匹配。

但是在不知道类似空间条件下气态布基球的表现之前,谁也不敢断言这就是一个决定性的匹配。

Maier的研究团队通过测量接近绝对零度以及极端高真空时布基球的光吸收情况从而分析了这种分子的表现。Maier说:“创造类似于星际空间的条件可谓是一项技术上的挑战,这项实验技术的发展花了大约20年的时间。”

伊利诺伊大学香槟分校天文学家Ben McCall表示:“这一发现如果能够成立,那真是一个巨大的胜利。”但McCall强调还需要对DIB进行更多的天文学测量,从而毋庸置疑地证明它们确实与在Maier的实验室研究中得到的模式相匹配。

Maier表示,这一研究结果“相当具有吸引力”,其他DIB很可能是与布基球相关的分子,它们或许与金属和其他元素绑定在一起。但他补充说,对其进行实验室验证将是非常苛刻的。“我可能需要再活一辈子才能完成这项工作。”Maier说,“但或许有几个年轻人正在世界的某一角落进行着这项工作。”

Kroto表示,在星际空间发现布基球意味着它们可能比之前预想的更为丰富。McCall则强调,这项研究表明布基球在数百万年的时间里都能够保持完好无缺,并且可以在恒星之间穿越极远的距离。他说:“这真的令人非常兴奋,这种巨大的气态分子能够普遍存在于银河系的星际介质当中。”

布基球是一种由60个碳原子构成的分子,又名足球烯,是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形,其相对分子质量约为720。布基球具有金属光泽,有许多优异性能,如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀,在光、电、磁等领域有潜在的应用前景(来源:中国科学报 赵熙熙)

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