世界不思議

新方法助科學家窺探宇宙黑暗區域


五十年前,天文學家在太空中發現了一氧化碳,現在,科學家發現通過一氧化碳信號,能夠清晰地看到宇宙中的黑暗區域。

半個世紀前,通過國家射電天文臺(NRAO)36英尺的望遠鏡,科學家第一次在太空中發現了一氧化碳。這是一個很小的發現,當時的論文只有兩頁紙,可是這徹底改變了天文學家觀察宇宙的角度。

科學家只能通過分析光線探測宇宙中存在的原子和分子,這包括它們吸收和放出的光線。這很困難,因為宇宙中多數氣體又冷又暗。科學家探測到的第一種原子是氫原子,它們發出波長21厘米的微弱的無線電波。之所以天文學家能探測到它們,因為它們是宇宙中已知的含量最多的元素。

一氧化碳的含量則少得多。由於一氧化碳總是存在於低溫、高密度的星際雲中,科學家發現觀測一氧化碳是研究宇宙黑暗區域的全新視角。

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科學家所觀測到的第一個意外的發現是,低溫氣體雲在銀河系中很普遍地存在。

在使用無線電波段觀測一氧化碳之前,科學家只能通過可見光探測低溫氣體雲,而且只有在它們擋住或是反射附近星光的情況下,才能觀測到。因此它們中的多數用光學望遠鏡都探測不到。

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但是通過射電望遠鏡,天文學家看到了銀河系內各處的氣體和塵埃的分布情況。隨著所發現的分子類型的增多,科學家越來越了解這些星際雲內複雜的化學成分。

低溫一氧化碳氣體發出的射電信號清晰又獨特,因此可以作為測量星際雲密度和動態的一個很好的指標。

此外,觀測一氧化碳氣體也可以探察這些星雲內的行星苗圃。阿塔卡瑪大毫米波陣列(ALMA)望遠鏡從觀測到的一氧化碳光線中發現年輕恆星周圍原始行星盤內一些團狀物。科學家認為這些團狀物就是正在誕生的行星。

可見光觀測技術面臨的一個困難是,塵埃區域可以吸收並散射周圍恆星的光線,就像濃霧導致可見度低的效果一樣。在靠近銀河系中心區域的情況就是這樣,所以以前科學家很難觀測到銀河系另一端的景象。

但是一氧化碳發出的射電信號能輕鬆穿透這個區域。所以,射電天文學家終於能夠了解到我們星系內、甚至位於遙遠一端旋臂內各處氣體雲的分布。天文學家通過這些信息更清晰地看到了銀河系的結構,以及與其它螺旋星系的不同之處。

國家射電天文臺的36英尺望遠鏡能夠觀測波長只有幾毫米的信號。毫米波仍然是現在射電天文學研究的前沿。通過這些信號,宇宙中的黑暗區域清晰地展現在科學家眼前。

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