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上海天文台发现银心巨分子云中存在大量复杂

2019-03-11 00:00:47

近日,中国科学院上海天文台研究员沈志强领导的天马望远镜研究团组利用上海天文台65米口径的天马望远镜,对银河系中心巨分子云人马座B2(Sgr B2)中的乙醇醛和乙二醇分子进行了近200小时的高灵敏度成图观测,发现这两个分子在Sgr B2中的分布非常延展,角大小达15角分,尺度达100光年,其中乙醇醛分子的总质量约是地球质量的1万倍,表明在银河系中心存在着极其丰富的复杂有机分子。

复杂有机分子与地球上的生命起源息息相关,

上海天文台发现银心巨分子云中存在大量复杂

这些分子的性质和形成机制的研究是天体生物学研究的重要一环。观测发现,银河系中心巨分子云人马座B2(Sagittarius B2)中的复杂有机分子非常丰富,其中的恒星形成活动剧烈的云核Sgr B2(N)一直被认为是星际空间复杂有机分子搜寻的目标,大部分复杂有机分子,如乙醇醛、乙二醇等,都是在这一云核中首次探测到的。其中,乙醇醛是与糖分子有关的简单的分子,这一分子与核糖核酸(RNA)的重要组成成分——核酸糖的形成有关,乙二醇分子是多元醇的一种,常用作汽车防冻剂,这两个分子都是非常重要的复杂有机分子,目前它们在银河系中心的空间分布和形成机制尚不清楚。

研究团组发现,这两个分子不仅仅集中在具有恒星形成活动的热核周围,在没有明显恒星形成活动的冷暗区域也具有广泛的分布。从冷暗区域到恒星形成区域,两个分子的丰度有下降的趋势。结合理论模型与实验化学的研究结果,天马望远镜的观测结果表明,这两种分子可能是低温下,尘埃表面上一氧化碳分子的氢化反应形成的。银河系中心极为复杂的物理条件,如大尺度的激波、丰富的宇宙线等,使得这些分子由尘埃表面释放出来,变成气相分子。这些观测结果向科学家提出一个问题:复杂有机分子是否在星际空间广泛存在?如果是的话,这些分子将会被转移到行星上,为生命起源提供丰富的材料。未来的红外望远镜如詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope),通过对尘埃成分的高灵敏度观测,可能有助于解答这些问题。

该工作已被美国《天体物理学报》(Astrophysical Journal)正式接收,上海天文台副研究员李娟为该论文作者,合作者除了上海天文台天马望远镜团组成员外,还有来自中科院国家天文台和南京大学的研究人员。

论文链接

图1 等高线展示的是天马望远镜在Sgr B2中观测得到的乙醇醛(上图)与乙二醇(下图)分子的积分流量图,灰度图展示的是天马望远镜同时观测得到的氢复合线的积分流量图。叉号标示了Sgr B2中恒星形成活动活跃的区域——Sgr B2(N)与Sgr B2(M)的位置。

图2 Sgr B2中乙醇醛(圆点)与乙二醇(方块)分子的丰度随距Sgr B2(N)的距离的变化。箭头标示了Sgr B2中恒星形成活动活跃的区域——Sgr B2(N)与Sgr B2(M)的观测结果。

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